DE19513817A1 - Pumped storage plant for electrical power generation - Google Patents

Pumped storage plant for electrical power generation

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DE19513817A1 DE1995113817 DE19513817A DE19513817A1 DE 19513817 A1 DE19513817 A1 DE 19513817A1 DE 1995113817 DE1995113817 DE 1995113817 DE 19513817 A DE19513817 A DE 19513817A DE 19513817 A1 DE19513817 A1 DE 19513817A1
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    • Y02E60/17Pumped storage

Abstract

The pumped storage plant has a lower storage basin which is arranged in an existing or an enlarged brown coal storage bed. The basin is installed completely below the level of its environs and is able to receive the total amount of the water present in the upper reservoir. The lower storage basin has no overflow. The water level in the basin varies by about 15 m depending on the state of fullness of the upper reservoir.

Description

Gebiet der Erfindung Field of the Invention

Die Erfindung betrifft Pumpspeicherwerke mit erhöhter Leistung und erhöhter Verfügungszeit sowie ein Verfahren zur Errichtung dieser Pumpspeicherwerke. The invention relates to pumped storage plants with increased power and increased time available as well as a method for setting up this pumped storage.

Stand der Technik State of the art

Elektrische Energie kann nur schlecht direkt gespeichert werden. Electrical energy can be stored poorly directly. Im allgemeinen bedarf es zur Speicherung elektrischer Energie eines Energieträgers, der die Energie in Form potentieller oder kinetischer Energie speichert (vgl. H. Schäfer, Elektrische Kraftwerkstechnik, Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 1979, S. 11). In general, it requires electrical energy storage of an energy source that stores the energy in the form of potential or kinetic energy (see. H. Shepherd, Electric Power Plant Technology, Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 1979, p 11). Gerade bei der Stromerzeugung durch erneuerbare Energien, wie z. Especially for the generation of electricity through renewable energy such. B. bei der Stromerzeugung mit Windkraftanlagen, ist jedoch aufgrund des stark schwanken den Energieangebotes die Speicherung der erzeugten elektrischen Energie von zentraler Bedeutung. However, as in power generation with wind turbines is due to the strong sway the energy supply to store the generated electric energy is of central importance.

Neben der Stromspeicherung in Akkumulator- Batterien, die aufgrund der gerin gen Kapazität nur für kleine Anlagen eine Rolle spielt, wurden vor allem die Speicherung über Druckluft und insbesondere die Pumpspeicherung diskutiert. Besides the power storage in accumulator batteries, which plays a role because of the clotting gen capacity only for small plants, especially the storage using compressed air and especially the pumped storage were discussed. Eine Anlage zur Energiespeicherung mittels Druckluft wird beispielsweise in DE-OS 24 44 958 beschrieben. A system for storing energy by means of compressed air is described for example in DE-OS 24 44 958th Eine besondere Bedeutung nehmen jedoch die Pumpspei cherwerke ein. However, take a special meaning the Pumpspei cherwerke one.

Ein Pumpspeicherwerk besteht aus einer Pumpanlage, einem oberen und einem un teren Speicherbecken und einem Wasserkraftwerk (vgl. Enzyklopädie Naturwis senschaft und Technik, Verlag Moderne Industrie, München, Bd. 5, Str- Z, 1981, S. 5007 ff). A pumped storage plant consists of a pumping system, an upper and un direct memory pool, and a hydroelectric power plant (see. Encyclopedia natural sciences ence and Technology, Modern Industry Publishers, Munich, Vol. 5, Str- Z, 1981, pp 5007 ff). Das Prinzip der Pumpspeicherung besteht darin, Wasser aus dem unteren Becken mit überschüssigem Strom in das hoch gelegene Becken zu pum pen und in Zeiten hohen Energiebedarfs zur Erzeugung des benötigten Stromes das Wasser durch die Turbinen des Wasserkraftwerkes wieder in das untere Becken fallen zu lassen. The principle of pumped storage, is to let water from the lower basin with excess current in the high-lying basin to pum pen and in times of high energy demand to produce the required current, the water falling through the turbines of the hydroelectric power plant back into the lower pool.

Die Pumpspeicherung ist eine ausgereifte Technik. The pumped storage is a mature technology. Der Gesamtwirkungsgrad mo derner Pumpspeicherwerke liegt bei Berücksichtigung aller Verluste im Pumpbe trieb (Rohrleitung, Pumpe, Synchronmotor, Transformator) und aller Verluste im Generatorbetrieb (Rohrleitung, Turbine, Generator, Transformator) bei 0,7-0,75, dh 70-75% der aufgewendeten, elektrischen Energie kann wiedergewonnen wer den (vgl. Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik, loc.cit., S. 5009 bzw. H.HappoIdt, D. Oeding, Elektrische Kraftwerke und Netze, Springer, Berlin, Heidel berg, New York, 5. Auflage, 1978, S. 73). The overall efficiency mo Derner pumped storage is considering all losses in Pumpbe drive (pipe, pump, synchronous motor, transformer), and all the losses in the generator mode (piping, turbine, generator, transformer) at 0.7-0.75, ie 70-75% of the applied electrical energy can be recovered whoever science and technology, loc to (see. Encyclopedia, p. 5009 or H.HappoIdt, D. Oeding, electric power plants and grids, Springer, Berlin, Heidel berg, New York, 5th edition, 1978, p 73).

Eine wichtige Voraussetzung für die Anlage von Pumpspeicherwerken sind günsti ge Geländebedingungen für die Schaffung der beiden Becken. An important prerequisite for the investment of pumped storage plants are günsti ge terrain conditions for the creation of the two pools. So soll beispielswei se gemäß DE-OS 26 03 421 ein Gezeitenkraftwerk mit Speichersee bevorzugt an Steilküsten installiert werden. So should beispielswei se according to DE-OS 26 03 421 a tidal power plant with reservoir preferably be installed on cliffs.

Mit DE-OS 36 40 470 wird ein Speicherkraftwerk beschrieben, bei dem brach lieg ende Hohlräume (Schächte und Strecken) stillgelegter Bergwerke in Kombination mit einem oberirdisch angelegten Vorratsbecken zur Stromspeicherung, besonders zur Speicherung von Windenergie, eingesetzt werden. With DE-OS 36 40 470. storage power plant is described in which broke cavities lie (shafts and distances) of disused mines in combination with an above ground applied storage tanks for power storage, especially for storing wind energy, can be used. In DE-OS 36 40 470 eben falls beschrieben wird die Pumpspeicherung mit unterirdischen Salzstöcken als unteren Speicherbecken. In DE-OS 36 40 470 plane if the pump storage with underground salt as a lower storage reservoir is described.

Eine Pumpspeicherung mit unterirdischen Speicherräumen wird auch in dem Höchstdruck- Wasserkraftwerk in DE-OS 38 41 344 beschrieben. A pumped storage with underground storage spaces is also described in the extreme pressure hydroelectric plant in DE-OS 38 41 344th In diesem Fall werden die Speicherräume unterirdisch im Hochgebirge angelegt. In this case, the storage spaces are located underground in the mountains.

Wenn auch das Problem der Stromspeicherung bei der Einführung alternativer Energieen besonders augenscheinlich zutage tritt, so ist die Speicherung der elek trischen Energie auch bei der Stromerzeugung mit konventionellen Kraftwerken ein generelles Problem, da ganz allgemein die Nachfrage nach Strom durch die Verbraucher tages-, wochen- und jahreszeitlich starken Schwankungen unterlegen ist. If the problem of electricity storage in the introduction of alternative energies is particularly evident to light, so storing the elec tric power and in power generation by conventional power plants is a general problem, since in general the demand for electricity by consumers daily, weekly is inferior and seasonally strong fluctuations. Beispielsweise ist der Strombedarf morgens und abends etwa doppelt so hoch wie nachts. For example, the power demand is morning and evening about twice as high as at night. Die Nachfrage an elektrischer Energie muß jedoch stets im Augenblick des Bedarfs gedeckt werden. However, the demand for electrical energy must always be met at the moment of need. Ein augenblicklicher Mehrverbrauch bedingt eine au genblickliche Mehrerzeugung. An instantaneous consumption causes an au genblickliche additional production.

Die zeitliche Schwankung des Bedarfs an elektrischer Energie ist beispielsweise in Abb. 61 Tagesbelastungskurve (R. Flosdorff/G. Hilgarth, Elektrische Energiever teilung, BG Teubner, Stuttgart 1986, S. 290) oder in Abb. 11 Einsatz von Pump speicherwerken, Strombedarf und Stromerzeugung an einem Wintertag (Enzyklo pädie Naturwissenschaft und Technik, loc.cit., S. 5009) dargestellt. The temporal fluctuation in the demand for electrical energy (distribution R. Flosdorff / G. Hilgarth, Electric Energiever, BG Teubner, Stuttgart 1986, p 290), for example, in Fig. 61 daily exposure curve or storage plants 11 using pump in Fig., Power requirements and generating on a winter day (Encyclo pädie Science and technology, loc.cit., p 5009), respectively.

Wie allgemein üblich, wird die Belastungskurve dabei in drei Lastbereiche unter teilt: die Grundlast, die Mittellast und die Spitzenlast. As is common practice, the load curve is then subdivided into three load ranges: the base load, medium load and peak load.

Unter Grundlast versteht man dabei diejenige Leistung, die während des ganzen Jahres erbracht wird. Under base load is understood as such benefits which will be conducted during the year. Diese Leistung wird von Kraftwerken mit niedrigen Be triebskosten wie Braunkohlekraftwerken, Laufwasserkraftwerken und Kernkraft werken erbracht. This service is provided by power plants operating costs with low Be like lignite power plants, hydroelectric power plants and nuclear power plants.

Als Spitzenlast wird der Leistungsanteil bezeichnet, der nur kurzfristig zur Be darfsdeckung herangezogen wird. As a peak load of the power component is called, which is only used in the short term to Be must cover. Theoretisch gesehen stellt die zeitlich stark schwankende Nachfrage nach elektrischer Energie kein Problem dar. So kann man in Schwachlastzeiten überschüssige Energie der Laufwasser-, Kernenergie- und Kohlekraftwerke dazu nutzen, in Pumpspeicherwerken Wasser aus dem Unterbec ken in das Oberbecken zu pumpen, um so Energie für Spitzenbedarfszeiten zu speichern. In theory, the heavily fluctuating time demand for electrical energy is no problem. So you can use in off-peak periods excess energy of-river, nuclear and coal power plants to pumped storage water from the Unterbec ken pumping into the upper reservoir, the more energy to store peak demand times.

Andere Spitzenkraftwerke sind z. Other peak power stations are for. B. die Wasserkraftwerke der Talsperren, Gas turbinen und manche Dampfkraftwerke. B. turbines the hydropower plants of the dams, gas and some steam power plants. Verglichen mit diesen Spitzenkraftwerken tragen Pumpspeicherwerke besonders stark zur Vergleichmäßigung von Tag- und Nachtlast bei, indem sie durch Pumpbetrieb die Nachtlast vergrößern und die Lastspitzen am Tag abdecken. Compared with these peak power plants Pumped storage plants bear particularly strong in order to even out by day and night load by passing through pumping increase the night load and cover the peak loads a day.

Pumpspeicherwerke werden in erster Linie zwar als Spitzenkraftwerke eingesetzt, darüber hinaus zeigen Pumpspeicherwerke eine ganze Reihe von technischen Vor teilen. Pumped storage plants are indeed primarily used as peak power plants beyond show pumped storage is a whole number of technical pre share. So haben Pumpspeicherwerke sehr schnelle Ein- und Umschaltzeiten (z. B. 1 Minute). So pumped storage plants have very fast entry and switching (eg., 1 minute). Dies ermöglicht, die Einsatzleistung eines Pumpspeicherwerkes als Summe der Turbinen- und Pumpenleistung zu betrachten. This allows to consider the use of performance of a pumped storage plant as the sum of turbine and pump performance. Damit stellen Pumpspei cherwerke eine sehr schnell einsetzbare Leistungsreserve dar, z. So make Pumpspei cherwerke a very rapidly deployable reserve capacity represents such. B. beim Ausfall von Grundlastkraftwerken. As the failure of base-load power plants.

Darüber hinaus ermöglichen Pumpspeicherwerke die Frequenzregelung im Rahmen des Verbundbetriebes und den Phasenausgleichsbetrieb. In addition, pumped storage plants allow the frequency control within the joint operation and the phase compensation operation. Schließlich haben Pump speicher geringe Wartungskosten, eine hohe Abschreibungsdauer und verglichen mit anderen Kraftwerken, z. Finally pump have memory low maintenance costs, high depreciation period and compared with other power plants such. B. Kernkraftwerken, geringere Anlagekosten (vgl. R. Flosdorff/G. Hilgarth, Elektrische Energieverteilung, loc.cit., S. 301). As nuclear power plants, lower installation costs (see. R. Flosdorff / G. Hilgarth, Electric Power Distribution, cit., P 301).

Aufgabenstellung task

Diesen positiven Wirkungen der Pumpspeicherwerke steht jedoch die geringe Anzahl günstiger Standorte entgegen. But is this positive effects of pumped storage, the low number of favorable locations opposed. Vom Prinzip her sind die Anforderungen an ein Pumpspeicherwerk bestens bekannt. In principle, the requirements for a pumped storage plant are well known. So sollen Pumpspeicherwerke zur Ver meidung unnötiger Übertragungsverluste möglichst in der Nähe der Verbraucher liegen. So pumped storage plants are the United avoiding unnecessary transmission losses are close to the consumer as possible.

Aus diesem Grunde sind in Gegenden, die keine entsprechenden, natürlichen Ge gebenheiten aufweisen, auch künstliche Speicherbecken angelegt worden. For this reason, artificial reservoirs have been created in areas that have give units no corresponding natural Ge. Als Bei spiel wird auf das kleine Speicherbecken des Pumpspeicherwerks Geesthacht an der Elbe hingewiesen. As If game is drawn to the small storage tanks of the pump storage plant Geesthacht on the Elbe. Gemäß R. Flosdorff, G. Hilgarth, Elektrische Energievertei lung, loc.cit., S. 280, gibt es in der Bundesrepublik Deutschland Standorte für künftige Pumpspeicherwerke mit einer Gesamtleistung von 15 GW bis 30 GW mit Speicherinhalten für 20 bzw. 10 Vollaststunden. According to R. Flosdorff, G. Hilgarth, Electric Energievertei development, cit., P 280, there are in the Federal Republic of Germany locations for future pumped storage plants with a total capacity of 15 GW to 30 GW with memory contents for 20 or 10 hours at full load.

Diese mögliche Leistungsreserve in Form von Pumpspeicherwerken (30.000 MW) erscheint auf den ersten Blick in Relation zur gesamten in Deutschland installier ten Kraftwerksleistung (Engpaßleistung der deutschen Kraftwerke 1991 insgesamt: 124.653 MW) recht hoch. This potential capacity reserve in the form of pumped storage plants (30,000 MW) appears at first glance, in relation to the total INSTALLING in Germany th power plant capacity (bottleneck capacity of German power stations 1,991 Total 124,653 MW) quite high. Berücksichtigt man jedoch, daß diese Leistung der Pumpspeicherwerke nur 10 Stunden zur Verfügung steht, so sieht man, daß an diesen möglichen Pumpspeicherstandorten nur 300 Millionen kWh Strom gespei chert sind. However, considering that this performance of the pumped storage is 10 hours a day, so you can see that in these sorts of pumped storage locations, 300 million kWh of electricity are vomit chert. Setzt man diese Zahl in Beziehung zur gesamten in einem Jahr in der Bundesrepublik Deutschland erzeugten Strommenge (z. B. Stromerzeugung im Jahre 1990: 536 Milliarden kWh), so erkennt man, daß nur 0,056% der Jahresstromer zeugung an diesen möglichen Speicherstandorten speicherbar sind. Electricity Putting these numbers in relation to the total in a year in the Federal Republic of Germany produced (. Eg power generation in 1990: 536 billion kWh), we see that only 0.056% of the annual electricity-generation can be stored in these potential storage sites.

Diese Überlegungen gelten jedoch nur unter Einbeziehung aller möglichen (dh auch der bislang nur geplanten) Speicherstandorte. However, these considerations are valid only with the involvement of all possible (that is also so far only planned) memory locations. Die installierte Wirklichkeit, dh die vorhandenen Pumpspeicherwerke, haben eine nochmals deutlich geringere Leistung. The installed reality, that the existing pumped storage plants, have again significantly lower performance. So wird gemäß Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik, loc.cit., S. 5009, die weltweit bis 1980 installierte Turbinen- und Pumpenleistung zusammen mit etwa 110 GW angegeben, für die zu diesem Zeitpunkt in der Bundesrepublik Deutschland betriebenen Pumpspeicherwerke wird eine Turbinenleistung von insge samt 2.650 MW genannt. Thus, according to Encyclopedia Science and Technology, cit., P 5009, provided the turbine and pump capacity worldwide by 1980 installed with about 110 GW for which operated at that time in the Federal Republic of Germany pumped storage is a turbine output of IMP EXP together called 2,650 MW. Unter Annahme der oben genannten Verfügungszeiten, von beispielsweise 20 Stunden, errechnet sich damit eine gespeicherte Energie von 53 Millionen kWh. Assuming the above available times, for example, 20 hours for a stored energy is calculated by 53 million kWh. In Bezug auf die oben für 1990 genannte Jahresstromer zeugung von 536 Milliarden kWh sind dies nur 0,01%, oder anders ausgedrückt (bei 8760 Stunden pro Jahr) bedeutet dies, daß alle diese Pumpspeicherwerke zusammen allenfalls in der Lage sind, die Bundesrepublik Deutschland 1 Stunde allein mit Strom zu versorgen. In respect to the said above for 1,990 years Stromer generation of 536 billion kWh of these are only 0.01%, in other words (at 8,760 hours per year), this means that all these pumped storage plants are together most able, the Federal Republic of Germany 1 to provide hours alone with electricity. Wie aus diesen einfachen Abschätzungen gesehen werden kann, findet eine längerfristige Energiespeicherung in Form von Pumpspei cherwerken nicht statt, dies obwohl die Werktagsbelastungskurven eine Tendenz zur Wochenspeicherung hin erforderlich machen (vgl. Enzyklopädie Naturwissen schaft und Technik, loc.cit., S. 5009). As can be seen from these simple estimates, is a long-term energy storage in the form of Pumpspei not cherwerken instead, make this even though the workday load curves a tendency to week Retaining out necessary (see. Encyclopedia Community natural sciences and technology, loc., P 5009) ,

Pumpspeicherwerke werden heute in erster Linie zur schnellen Regulierung des Stromnachfrage-/Stromerzeugungsgleichgewichtes genutzt. Pumped storage plants are used primarily for fast regulation of Stromnachfrage- / generation balance today. Eine Energiespeiche rung in einem Umfang, der diese Bezeichnung rechtfertigt, findet nicht statt. An Energy spoke tion to an extent that justifies this designation does not take place. Dies ist beispielsweise aus Abb. 11. "Einsatz von Pumpspeicherwerken, Strombedarf und Stromerzeugung an einem Wintertag", Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik, loc.cit., S. 5009, zu erkennen. This is for example in Fig. 11. "use of pumped storage plants, electricity demand and power generation on a winter day," Encyclopedia Science and Technology loc., To recognize S. 5009th In dieser Abbildung sieht man, daß sogar tagsüber, in einer Phase hohen Strombedarfs, die Pumpspeicher zu einem beachtlichen Anteil, so z. In this picture you can see that even during the day, high in a phase electricity demand, pumped storage to a significant proportion, such. B. von 12-14 Uhr, im Pumpbetrieb eingesetzt sind. B. from 12 to 14 hours, are used in pumping mode. Die Pumpspeicherwerke dienen also vor allem zur Regulierung und nicht zur Speiche rung. Thus, the pumped storage plants are mainly used to regulate and not tion to spoke.

Dieser Befund steht in Übereinstimmung mit den Lehrbuch von T. Bohn, Band 4, Handbuchreihe Energie, Elektrische Energietechnik, Verlag TÜV Rheinland, Köln 1987, S. 621. Danach benötigen Pumpspeicherwerke geographische Voraussetzun gen, die in Mitteleuropa praktisch nur in den Alpen wirtschaftlich vertretbar sind. This finding is in accordance with the Lehrbuch T. Bohn, Volume 4, Handbuchreihe Energy, Electric Energietechnik, Verlag TÜV Rheinland, Cologne 1987, p 621. Thereafter need Pumpspeicherwerke geographical Voraussetzun gen that in Mitteleuropa practically only in the Alps economically feasible are. Eine wesentliche Voraussetzung für den Bau von Pumpspeicherwerken sind gün stige Geländebedingungen für die Anlage der Speicherbecken, dabei sollte die Fall höhe im Bereich 100 bis über 1000m liegen (vgl. Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik, loc.cit., S. 5008). An essential prerequisite for the construction of pumped storage plants are gün Stige terrain for installation of storage tanks, while the fall height in the area 100 should be up over 1000m are (see. Encyclopedia Science and Technology, cit., P 5008). Derartige Gegebenheiten werden in aller Regel mit dem Hochgebirge oder den Mittelgebirgen korreliert. Such conditions are correlated in most cases with the high mountains or mountain ranges.

Beispiele für solche Pumpspeicherwerke sind Markersbach im Erzgebirge mit einer Turbinenleistung von 1050 MW bei einer Fallhöhe von 310m oder Wehr/ Hornberg im Schwarzwald mit einer Turbinenleistung von 960 MW und einer Fallhöhe von 660 m. Examples of such pumped storage plants are markers stream in Ore with a turbine output of 1050 MW at a height of 310m or weir / Hornberg in the Black Forest with a turbine power output of 960 MW and a drop height of 660 m. Sieht man einmal davon ab, daß diese Gebirgsstandorte im allgemeinen weit entfernt von den Verbraucherschwerpunkten liegen, so ergibt sich doch so fort, daß Pumpspeicherwerke mit ausreichend großen Wassermassen bei ausrei chend großen Fallhöhen, wie sie für eine effektive Energiespeicherung erforderlich wären, gerade im Hochgebirge oder in den Mittelgebirgen nicht ohne massiven Eingriff in die Natur realisiert werden könnten. With the exception of that from that these mountain sites are generally far from the load centers, the result is still continuing so that pumped storage plants with sufficiently large mass of water suffi accordingly large heads, as they would be required for effective energy storage, especially in the high mountains or could not be realized in nature without massive intervention in the uplands. Es ist damit verständlich, daß die Elektrizitätswirtschaft in Ermangelung geeigneter Pumpspeichermöglichkeiten nach anderen Möglichkeiten gesucht hat, die Differenz zwischen Stromerzeugung einer seits und Stromnachfrage andererseits zu beherrschen. It is understandable therefore, that the electricity industry has searched in the absence of suitable pump storage facility for other ways to control the difference between the power generation on one hand and power demand on the other.

Da eine Speicherung im großen Stil offensichtlich nicht realisiert werden konnte, wurde diese Aufgabe in erster Linie über eine Steuerung der Stromnachfrage be wältigt. Since storage on a large scale could not be realized obviously, this task was primarily over control of the electricity demand be overwhelmed. Hier muß in erster Linie die Nachtspeicherheizung genannt werden. Here in the first place the night storage heater must be mentioned. Be kanntermaßen beruht das Prinzip der Nachtspeicherheizung darauf, daß die Elek trizitätserzeuger nachts überschüssigen, dh von keinem Verbraucher wirklich nachgefragten, Strom, wie er beispielsweise in Laufwasserkraftwerken, Braunkoh lekraftwerken oder Kernkraftwerken anfällt, sehr preisgünstig (in der Regel zu weniger als 50% des Normaltarifs) abgeben. Be can purportedly based the principle of night storage heater that the Elek trizitätserzeuger night excess, that is of no real consumer demand, current as-fired power stations, for example in hydroelectric power plants, lignite or obtained nuclear power plants, very inexpensive (usually less than 50% of the normal tariff ) submit. Auf diese Weise wurde das Pro blem der zeitlich schwankenden Nachfrage durch Anreize zum zusätzlichen Stromverbrauch in nachfrageschwachen Zeiten und nicht durch Speicherung des in nachfrageschwachen Zeiten anfallenden Stroms gelöst. Thus, the Pro was problem of fluctuating demand solved by providing incentives for additional power consumption in low demand periods and not by storing the resulting in low demand times current.

In diesem Zusammenhang muß noch einmal darauf hingewiesen werden, daß mo derne Pumpspeicherwerke mit einer Gesamtausbeute von 0,75 arbeiten, dh 75% des zum Hochpumpen des Wassers aufgewendeten Stromes, kann beim Herabfal len über die Turbinen wiedergewonnen werden. In this connection it must be pointed out that mo-modern pumped storage plants operate with an overall yield of 0.75, ie 75% of the time spent to pump the water flow can be recovered through the turbines at Herabfal len again. Bei ausreichender Speicherkapazi tät sollte eine Energiespeicherung in Pumpspeicherwerken also deutlich günstiger sein als eine Abgabe des Stroms zum halben Preis. With sufficient Speicherkapazi ty energy storage for pumped storage should therefore be significantly cheaper than a delivery of electricity at half price.

Der bedeutendste Einwand gegen einen derartigen Einsatz von überschüssigem Nachtstrom für Heizzwecke kommt jedoch von ökologischen Überlegungen. However, the most important objection to such use of excess night electricity for heating comes from ecological considerations. Gerade unter dem Aspekt der Verringerung der Emission von Kohlendioxid ist der Ein satz von Strom für Heizzwecke nicht mehr zu vertreten. Especially in terms of reducing the emission of carbon dioxide is no longer responsible for a set of electricity for heating. So arbeitet ein moder nes Braunkohlekraftwerk mit einem Wirkungsgrad von 0,4, wohingegen eine mo derne Heizungsanlage einen Wirkungsgrad von < 0,9 aufweist, so daß bei einer Heizung mit Nachtspeicheröfen mehr als doppelt so viel Kohlendioxid ausgestoßen wird, wie bei einer konventionellen Heizung. Thus, a moderate nes lignite power plant operates at an efficiency of 0.4, whereas a mo-modern heating system has an efficiency of <0.9, so that it is ejected more than twice as much carbon dioxide at a heating system with heaters, as in a conventional heating. Diese Überlegung gilt natürlich nur, wenn der Strom durch Wärmekraftwerke erzeugt wird. This consideration is of course only when the power generated by thermal power stations.

Will man jedoch weg von einer Stromregulierung durch Steuerung der Nachfrage, so stellt sich zwangsweise die Frage nach einer effektiven Stromspeicherung im großen Umfang, und zwar nach dem heutigen Stand der Technik nach einer Ener giespeicherung in Form von Pumpspeicherwerken, denn diese Form der Speiche rung ist im Augenblick die einzige Möglichkeit, Strom in großem Umfang mit schneller Zugriffsmöglichkeit zu speichern (vgl. Handbuch Energie Band 4, Elektri sche Energietechnik, loc.cit., S. 623, Tabelle 4.25). However if you want away from a current regulation by controlling the demand, so forcibly raises the question of efficiently storing electricity on a large scale, after the present state of the art for an Ener giespeicherung in the form of pumped storage plants, because this type of spoke is tion the only way to power on a large scale with easy to access, store at the moment (see. manual energy band 4, Electri cal energy technology, cit, p. 623, table 4.25).

Damit stellt sich die Frage, wie man in der Nähe der Verbraucherschwerpunkte, dh in der Nähe von Ballungszentren, sehr große Wassermassen in entsprechend großen Speicherbecken gefahrlos speichern kann, wobei diese Speicherbecken eine möglichst große Höhendifferenz aufweisen sollten. This raises the question of how close to the load centers, that can store safely in correspondingly large storage basin near population centers, very large bodies of water, these storage tanks should have the largest possible difference in height. Will man beispielsweise nur 1% der deutschen Jahresstromerzeugung in Form eines 100m hoch gelegenen Beckens speichern, so bedeutet dies die Speicherung von etwa 6 Milliarden m³ Wasser und 2 entsprechend große Speicherbecken. If you want to save, for example, only 1% of Germany's annual electricity generation in the form of a 100m high-lying basin, it means the storage of about 6 billion cubic meters of water and 2 correspondingly large storage tanks. Auf der anderen Seite läßt sich eben falls leicht ausrechnen, daß die Bereitstellung von nur 10% der deutschen Eng paßleistung von 124.653 MW, dh die Bereitstellung von 12.465 MW in einem sol chen Kraftwerk mit einer Fallhöhe von 100m gleichbedeutend ist mit einem Was serfluß von ca. 15.000 m³/s, dies entspricht in etwa der Wasserführung des Rheins bei extremem Hochwasser. On the other hand can be just if easy to work out that the provision of only 10% of German Eng paßleistung of 124,653 MW, ie the provision of 12,465 MW in a sol chen power plant with a height of 100m is equivalent to a What serfluß of ca . 15,000 m³ / s, which corresponds approximately to the water levels of the Rhine at extreme floods.

Wie ausgeführt, wird die Grundlast der Stromerzeugung zumindest in Deutsch land im wesentlichen durch Kernenergie, Steinkohle und Braunkohle erbracht. As stated, the base load electricity generation will land at least in German mainly by nuclear energy, coal and lignite rendered. Da bei wurden für die Braunkohleförderung ganze Landstriche großflächig im Tagebau genutzt. Since whole areas were used extensively in mining for lignite mining. So hat beispielsweise allein der Lausitzer Braunkohletagebau zwischen Cottbus, Senftenberg und Zittau in seiner mehr als hundertjährigen Geschichte ei ne Fläche von 74.744 Hektar in Anspruch genommen, dies entspricht in etwa der Fläche des Stadtstaates Hamburg. For example, only the Lausitz lignite mining between Cottbus, Senftenberg and Zittau in his more than a century of history has taken ei ne area of ​​74,744 hectares in claim, which roughly corresponds to the area of ​​the city-state of Hamburg. Von dieser Fläche war im September 1994 et wa die Hälfte rekultiviert. In September 1994, half of this area was et wa recultivated. Die noch verbliebenen 36.500 Hektar müssen in den nächsten Jahren unter großem finanziellen Aufwand rekultiviert werden (siehe hier zu Sächsische Zeitung, Dresden, Ausgabe 17./18. September 1994, S. 1). The remaining 36,500 hectares to be reclaimed in the coming years under great financial effort (see here to Saxon newspaper, Dresden, edition 17/18. September 1994, p.1).

Betrachtet man die deutschen Braunkohlelagerstätten insgesamt, so hat man es mit einer Fläche zu tun, die größer ist als beispielsweise das Saarland. Looking at the German lignite deposits in total, we are dealing with an area that is larger than, say, Saarland. Neben dem Lausitzer Revier sind hier vor allem das Mitteldeutsche und das Rheinische Revier zu nennen. In addition to the Lausitz area especially the Middle German and the Rhenish mining area must be mentioned here.

All diese durch den Braunkohlenbergbau genutzten, "verstromten" Gebiete müssen aufwendig rekultiviert werden. All of these used by lignite mining, "verstromten" areas must be laboriously re-cultivated. Bei der Rekultivierung werden ganze Landschaften neu gestaltet. In the reclamation entire landscapes are redesigned. Anerkennung hat die Rekultivierung des Braunkohletagebaus im Brühler Raum erfahren, bei der weiträumige Waldflächen und rund 30 Seen und Teiche entstanden sind (siehe Arno Kleinebeckel, Unternehmen Braunkohle, Ge schichte eines Rohstoffes, eines Reviers, einer Industrie im Rheinland, Greven Verlag Köln GmbH, Herausgeber Rheinische Braunkohlewerke AG, Köln, 1986, S. 279). Recognition has experienced the reclamation of lignite mining in Brühl space in the spacious wooded areas and around 30 lakes and ponds were developed (see Arno Small Beckel, companies lignite, Ge layer of a raw material, a mining area, an industry in the Rhineland, Greven Verlag Köln GmbH, publisher Rhenish lignite Werke AG, Cologne, 1986, p 279).

Lösung solution

Es wurde nun gefunden, daß sich die Aufgabe der Speicherung überschüssiger Energie eines elektrischen Versorgungsnetzes lösen läßt, wenn man diese Aufga be der Energiespeicherung mit der Aufgabe der Rekultivierung und Sanierung von Braunkohletagebaustrecken verknüpft. It has now been found that the task of storing excess energy of an electrical supply network can be solved if you be this Aufga of energy storage with the task of reclamation and rehabilitation of lignite mining routes linked.

So wurde gefunden, daß die gestiegenen Anforderungen an eine Speicherung elektrischer Energie in hervorragender Weise erfüllt werden durch ein Pumpspei cherwerk, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das untere Speicherbecken in ei ner bestehenden oder ausgeräumten Braunkohlelagerstätte angeordnet ist, wobei im allgemeinen weiter gilt, daß dieses untere Speicherbecken gänzlich unterhalb des Umgebungsniveaus angeordnet ist. Thus, it was found that the increased requirements are met for a storage of electrical energy in an excellent manner cherwerk by a Pumpspei, which is characterized in that the lower storage reservoir is arranged in egg ner existing or evacuated lignite deposit, generally further that this lower storage reservoir is arranged entirely below the ambient levels.

Ein besonderes Kennzeichen dieser neuartigen Pumpspeicherwerke ist ferner, daß das untere Speicherbecken keinen Abfluß besitzt und in der Regel die gesamten im Pumpspeicherwerk befindlichen Wassermassen aufnehmen kann. A special feature of this novel pumped storage is also that the lower storage reservoir has no outlet and can accommodate the entire mass of water contained in the pumped storage power plant in general.

Diese Einschränkung, daß das untere Speicherbecken keinen (natürlichen) Abfluß aufweisen soll, bedingt zwar - wie unten näher ausgeführt - erhebliche technische Beschränkungen, z. This limitation in that the lower storage tanks should have no (natural) outflow, although limited - as discussed below in greater detail - considerable technical limitations z. B. in der Auswahl der Turbinen, ist aber unter Sicherheits aspekten von zentraler Bedeutung. As in the selection of the turbines, but aspects under security central. So geht von einer Wassermasse, die sich in einem großen Becken unterhalb des Umgebungsniveaus befindet, keine Gefahr aus, auch dann nicht, wenn irgendeine Mauer oder ein Damm bricht. So no risk is of a body of water that is located in a large basin below the ambient levels of even not when any wall or a dam breaks. Damit können die erfindungsgemäßen Pumpspeicher - wie unten näher ausgeführt - auch in allernäch ster Nähe zu großen Ballungszentren, dh zu großen Verbraucherzentren, instal liert werden. This allows pumped storage according to the invention - as detailed below - in allernäch most proximity to large metropolitan areas, ie large consumer centers are instal lines.

Die erfindungsgemäßen Pumpspeicherwerke in Braunkohlelagerstätten sind im all gemeinen auch dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserniveau im Unterbecken je nach Füllgrad des Oberbeckens um wenigstens 15m, bevorzugt um wenigstens 40m schwankt. The pumped storage plants according to the invention in lignite deposits are all common also characterized in that the water level in the lower reservoir varies depending on the degree of filling of the upper reservoir by at least 15m, preferably by at least 40m. Dies bedingt zwar - wie unten ausgeführt - bestimmte technische Einschränkungen, ist aber für die erfindungsgemäßen Pumpspeicher mit großer Kapazität in der Regel zwingend. This indeed requires - as discussed below - certain technical limitations, but is mandatory for the inventive pump large capacity memory in general.

Die Höhendifferenz zwischen dem oberen und dem unteren Becken richtet sich nach den Möglichkeiten der entsprechenden Braunkohletagebaustrecke. The height difference between the upper and lower basin is based on the potential effectiveness of these Braunkohletagebau route. Die Höhen differenz sollte im allgemeinen jedoch wenigstens 40m betragen, bevorzugt ist ei ne mittlere Höhendifferenz von < 90m. The height differential should generally but at least 40m amount, preferably ei ne middle Höhendifferenz of <90m. Besondere technische Vorteile ergeben sich, wenn die Höhendifferenz 150m oder gar 250m übersteigt. Particular advantages result if the height difference 150m or even 250m exceed.

Die Anordnungen der Becken zueinander erfolgt im allgemeinen entsprechend den geographischen Möglichkeiten. The arrangements of the pool to one another is generally in accordance with the geographical possibilities. So kann es durchaus vorteilhaft sein, z. So it can be quite advantageous for. B. 1 großes Unterbecken durch 2 mehr als 5 km entfernte obere Becken zu versorgen. B. 1 to provide large lower reservoir by 2 more than 5 km away upper basin. In diesem Fall empfiehlt sich die Installation einer Ausgleichsanlage (Wasserschloß) (vgl. Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik, loc.cit., S. 5003, Abb. 2). In this case, the installation of a compensation system (Water Palace) is recommended (Fig. 2 see. Encyclopedia Science and Technology, cit., P 5003). Liegen Oberbecken und Unterbecken relativ nahe beieinander, z. Are upper reservoir and lower reservoir relatively close together, for. B. in einem Ab stand < 1km, so genügt u. B. was in a Starting <1km, suffice u. U. ein einfacher Druckstollen (vgl. Enzyklopädie Natur wissenschaft und Technik, loc.cit., S. 5009, Abb. 9). U. a simple pressure tunnel (Encyclopedia see. Natural science and technology, cit, p. 5009, fig. 9).

Besonders bevorzugt sind solche Pumpspeicherwerke, bei denen das untere und das obere Speicherbecken innerhalb einer Braunkohlenlagerstätte angeordnet sind. Particularly preferred pumped storage plants in which the lower and the upper storage tanks are arranged within a lignite deposit are. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn sowohl das untere wie auch das obere Speicherbecken innerhalb einer zumindest teilweise ausgebeuteten Braunkohlelager stätte, dh innerhalb eines bestehenden oder eines geschlossenen Braunkohletage baus angeordnet sind. Particular advantages are obtained if both the bottom as well as the upper storage basin site within an at least partially exploited lignite bearing, that is disposed within an existing or a closed lignite mine.

Im Unterschied zu herkömmlichen Pumpspeicherwerken sind auch solche Becken anordnungen von Interesse, bei denen der minimale Füllstand des Oberbeckens mit dem maximalen Füllstand des Unterbeckens fast überlappt. Unlike conventional pumped storage plants including those pools are arrangements of interest, where the minimum level of the upper reservoir almost overlaps with the maximum level of the sub-basin. Es sind also auch sol che Beckenanordnungen bevorzugt, die bei einem nahezu leer gelaufenen Ober becken nur noch einen sehr geringen Höhenunterschied zum entsprechend fast vollen Unterbecken aufweisen. There are therefore also preferred sol che Beck arrangements that pool in a nearly empty overflowed top only have a very small difference in height to the corresponding almost full lower basin.

Kennzeichnend für die erfindungsgemäßen Pumpspeicherwerke ist damit auch, daß sich je nach Füllstand des Ober- und des Unterbeckens eine erhebliche Schwan kung der Höhendifferenz zwischen dem Wasserstand des Oberbeckens und des Unterbeckens einstellt. so that is also characteristic of the invention are pumped storage plants that depending on the level of the upper and lower reservoir a substantial Schwan effect of the height difference between the water level of the upper reservoir and lower reservoir is established. So kann es durchaus zutreffen, daß sich für ein Pump speicherwerk bei vollem Oberbecken und leerem Unterbecken eine Höhendifferenz von z. So it may well be true that for a pumped storage plant at full upper reservoir and empty Unterbecken a height difference of z. B. 400m ergibt, während dieselbe Beckenanlage bei fast leer gelaufenem Oberbecken und nahezu vollem Unterbecken eine Höhendifferenz von z. B. 400m yields during the same basin system in almost empty gelaufenem upper reservoir and nearly full Unterbecken a height difference of z. B. 20m aufweist. B. 20m has. Dh es wird besonders großer Wert auf eine optimale Ausnutzung der Speichermöglichkeit der Becken gelegt. Ie it is particularly great importance to optimal utilization of Speichermöglichkeit the pool down. Die damit verbundenen Probleme bei der Auslegung der Pumpen und Turbinen sind dem unterzuordnen. The associated problems in the design of pumps and turbines are subordinate to the.

Prinzipiell lassen sich diese Pumpspeicherwerke in ganz unterschiedlicher Größe erbauen. this pumped storage plants can basically be built in very different size. So kann man in einem Pumpspeicherwerk mit einem unteren und oberen Becken von je 10 Millionen m³ bei einer mittleren Höhendifferenz von 100m Energie entsprechend 2,3 Millionen kWh speichern (zur Berechnung siehe Bei spiele). So one can be stored in a pumped storage power plant with a lower and upper pool of 10 million cubic meters in an average height difference of 100 m energy corresponding to 2.3 million kWh (The calculation of In games). Die erfindungsgemäße Anordnung wenigstens des unteren Beckens in ei nem Braunkohletagebau unter Umgebungsniveau gestattet jedoch den gefahrlosen Bau von Pumpspeicherwerken mit deutlich größerer Kapazität. However, the arrangement according to the invention at least the lower basin in egg nem Braunkohletagebau under ambient level allows the safe construction of pumped storage plants with much greater capacity. So wird man erfin dungsgemäß bevorzugt solche Pumpspeicherwerke errichten, bei denen das untere Becken wenigstens 50 Millionen m, oder bevorzugt wenigstens 100 Millionen m³ faßt. One will OF INVENTION dung accordance preferably those pumped storage building, in which the lower cymbal at least 50 million m, or preferably bordered at least 100 million m³. Besonders bevorzugt sind Pumpspeicherwerke mit Speicherbecken, die ein Fassungsvermögen von mehr als 200 Millionen m³ aufweisen. Particularly preferred are pumped storage with storage tanks having a capacity of more than 200 million m³. Besonders große Vorteile der erfindungsgemäßen Pumpspeicherwerke ergeben sich, wenn die Spei cherbecken mehr als 500 Millionen m³ oder gar mehr als 1 Milliarde m³ fassen. Particularly great advantages of pumped storage plants according to the invention are obtained if the Spei cherbecken more than 500 million cubic meters, or even more than 1 billion grasp m³.

Ganz allgemein können mit den erfindungsgemäßen Pumpspeicherwerken besonders große Energiemengen gespeichert werden. More generally very large amounts of energy can be saved with the inventive pump storage plants. So sind beispielsweise im Rheinischen Braunkohlerevier problemlos Pumpspeicherwerke mit einer Beckengröße von 500 Millionen m³ installierbar. So pumped storage plants with a pool size of 500 million cubic meters can easily be installed, for example, in the Rhenish lignite mining area. Bei einer Höhendifferenz von z. At a height difference of z. B. 400m, wie sie sich im Rheinischen Braunkohlerevier aufgrund der besonders tiefen Lage der Braun kohlenflöze ohnehin einfach realisieren läßt, ergibt sich für ein derartiges Pump speicherwerk eine Kapazität von fast 450 Millionen kWh. B. 400m as coal seams in the Rhenish lignite mining area because of the particularly low position of Braun can already easily implemented, results of such a pump storage plant has a capacity of nearly 450 million kWh. Damit kann ein einziges derartiges erfindungsgemäßes Pumpspeicherwerk fast zehnmal so viel Energie speichern wie alle z. This allows one such invention Pumpspeicherwerk save almost ten times as much energy as all z. Z. in Deutschland installierten Pumpspeicherwerke zusam men. men Z. installed in Germany pumped storage together. In der Regel wird man derartige Großspeicher als Wochen-, Monats- oder Jahresspeicher einsetzen. Usually you will use such large memory as a weekly, monthly or annual storage.

Erfindungsgemäß sind demzufolge insbesondere solche Pumpspeicherwerke, die ei ne Speicherkapazität von mehr als 20 Millionen kWh oder bevorzugt mehr als 50 Millionen kWh aufweisen. in particular those from pumped storage, the egg ne storage capacity of more than 20 million kWh, or preferably more than 50 million kWh Accordingly, according to the invention. Besonders bevorzugt sind jedoch Pumpspeicherwerke, die eine Kapazität von mehr als 200 Millionen kWh oder - wie oben dargestellt - eine Kapazität von 400 Millionen kWh und mehr haben. Particularly preferred are, however Pumpspeicherwerke, which has a capacity of more than 200 million kWh or - as shown above - a capacity of 400 million kWh and more have.

Im allgemeinen werden die Pumpspeicherwerke so ausgelegt (Verhältnis der instal lierten Leistung zur gespeicherten Wassermenge), daß diese Leistung wenigstens 4 Stunden zur Verfügung steht. In general, the pumped storage can be designed (ratio of instal profiled power to the stored amount of water) in that this power is available for at least 4 hours. Bevorzugt sind jedoch Pumpspeicherwerke, die eine Verfügungszeit von mindestens 50h oder bevorzugt mindestens 100h aufwei sen. However, pumped storage, the sen an available time of at least 50h, or preferably at least 100 h aufwei are preferred. Wie oben ausgeführt, ist ein besonderer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Pumpspeicherwerke ihre Eignung als Langzeitspeicher, so daß Verfügungszeiten von mehr als 300h besonders bevorzugt sind. As stated above, is a particular advantage of this pumped storage invention and their suitability as a long-term storage, so available times of more than 300h are particularly preferred. Ganz besondere Vorteile ergeben sich, wenn die erfindungsgemäßen Pumpspeicherwerke eine Verfügungszeit von mehr als 700h aufweisen. Very particular advantages result when pumped storage plants to the invention have an order of more than 700h.

Die Auslegung der Pumpen- und Turbinenleistung erfolgt entsprechend der gefor derten Anwendungsart des Pumpspeicherwerkes. The design of the pump and turbine performance is according to the Shaped derten of application of the pumped storage plant. Geht man beispielsweise davon aus, daß in dem oben dargestellten Pumpspeicherwerk mit 500 Millionen m³ Bec kenvolumen und einer Höhendifferenz von 400m Energie für 100 Stunden bereit gehalten werden soll, so ergibt sich für dieses Pumpspeicherwerk eine Leistung von 4444 MW, dh ein derartiges Pumpspeicherwerk stellt für die Dauer von 100h in etwa die Leistung von 4 Kernkraftwerken zur Verfügung. Assuming, for example, assume that in the illustrated above Pumpspeicherwerk kenvolumen 500 million m³ Bec and should be kept to a height difference of 400m energy for 100 hours ready then for this Pumpspeicherwerk a power of 4444 MW, ie such a pumped storage power plant provides for a period of 100h in about the power of 4 nuclear power plants available.

Andererseits bedeutet dies einen Wasserstrom von 5 Millionen m³/h oder ent sprechend 1389 m³/s. On the other hand, this means a water flow of 5 million m³ / h or accordingly 1389 m³ / s. Dies sind Wassermassen, wie sie in vielen großen Was serkraftwerken der Erde auftreten und beherrscht werden. These are bodies of water, such as occur in many large What hydroelectric plants of the earth and are controlled. Bevorzugt werden die se Wassermassen auf mehrere Turbinen verteilt. the se water masses are preferably distributed to several turbines.

Die Auslegung solcher großen Wasserkraftanlagen kann als bekannt vorausgesetzt werden. The design of such large hydro power plants can be assumed to be known. So gilt ganz allgemein, daß die größten Kraftwerksblöcke weltweit ohne hin Wasserkraftwerke sind. Sun applies generally that the largest power plant units worldwide without towards hydropower plants. Beispiele sind hier Guri/Venezuela mit einer Leistung von 5.525 MW, Grand Coulee/USA mit 5.480 MW oder gar Itaipu/Brasilien- Pa raguay mit einer Leistung von 12.870 MW , wobei hier ein Ausbau auf 21.500 MW geplant ist. Examples include Guri / Venezuela with a capacity of 5,525 MW, Grand Coulee / USA with 5,480 MW or even Itaipu / Brazil- Pa raguay with a capacity of 12,870 MW, with an expansion is planned to 21,500 MW here.

Als weiteres Beispiel sei auf die Wasserkraftanlage Atatürk am Euphrat hinge wiesen. Another example is shown executed on the hydropower plant Atatürk on the Euphrates. In dieser Anlage wird die Gesamtleistung von 2400 MW durch 8 Einhei ten mit je 300 MW Leistung erbracht (vergl. U. Ozis et al., Wasserkraftanlage Atatürk am Euphrat, 7. Internationales Seminar Wasserkraftanlagen, Instandhal tung- Schwachstellenanalyse- Diagnostik, TU Wien, 10.-12. November 1992, Ver lag Technische Universität Wien, 1992, S. 17). In this system, the total output of 2400 MW by 8 Einhei is th with 300 MW capacity provided (see Fig. U. Ozis et al., Hydroelectric plant Atatürk on the Euphrates, 7th International Seminar on Hydropower Plants, MAINTENANC tung Schwachstellenanalyse- diagnostics, Vienna University of Technology, 10 to 12 November 1992, United was Technical University of Vienna, 1992, p 17).

Andererseits kann die oben diskutierte Beckenanordnung, Speichervolumen: 500 Millionen m³, Höhendifferenz: 400m, bei 500 MW Gesamtleistung als ausgepräg ter Langzeitspeicher eingesetzt werden. On the other hand, the above-discussed bowl assembly, storage capacity: 500 million cubic meters, altitude difference: 400m, are used at 500 MW total output as ausgepräg ter long-term storage. So liefert dieses Pumpspeicherwerk bei einer Ausrüstung mit 2 Einheiten mit je 300 MW immerhin 740h Strom. So this Pumpspeicherwerk least provide 740h current in equipment with 2 units each with 300 MW. Damit kann diese Anlage beispielsweise an 185 Werktagen 4h lang eine Leistung von 500 MW erbringen. In order for this system can 4h long deliver an output of 500 MW, for example, to 185 working days.

Ebenso ist es möglich, bei entsprechender Turbinen- und Pumpenausstattung die ses Pumpspeicherwerk als extrem leistungsstarken Kurzzeitspeicher auszulegen. It is also possible to design the ses pumped storage plant with appropriate turbine and pumping equipment to be extremely powerful short-term memory. Ein derartiger Ausbau ist beispielsweise interessant, wenn es darum geht, Spit zenstrom in einem überregionalen Verbund zur Verfügung zu stellen. Such expansion, for example, interesting when it comes to Spit zenstrom in a cross-regional network to provide. Dies ermög licht die wirtschaftliche Nutzung von minderwertigem - weil zeitlich nicht regulier barem - Strom aus Laufwasserkraftwerken, Wind-, Solar- oder Blockheizkraft werken als Spitzenstrom. This made light of economic mobilization of low - because not time regulier Barem - electricity from hydroelectric power plants, wind, solar and combined heat plants as peak current.

Von besonderer Bedeutung sind demnach spezielle Kraftwerkskombinationen. Of particular importance, therefore, are special power plant combinations.

So wird in einer bevorzugten Ausführungsform das in einem (ehemaligen) Braun kohletagebau angelegte Pumpspeicherwerk in Kombination mit einem Braunkohle kraftwerk betrieben. Thus, in a preferred embodiment, the coal mine applied in a (former) Brown Pumpspeicherwerk operated power plant in combination with a lignite. Damit resultiert eine Kraftwerkskombination, die Spitzen strom liefert. Thus resulting in a power plant combination that provides tips stream. So dient in dieser Anordnung der nachts bzw. ganz allgemein der in nachfrageschwachen Zeiten vom Braunkohlekraftwerk erzeugte Strom zum Hochpumpen von Wasser im benachbarten Pumpspeicher. Thus, the power for pumping up water in the neighboring pumped storage at night or, more generally produced in low demand times from lignite power plant is used in this arrangement. Tagsüber, bei erhöhter Stromnachfrage, erbringen Braunkohlekraftwerk und Speicher gemeinsam eine deut lich erhöhte Leistung. During the day, at increased current demand, lignite power plant and memory provide an interpreting Lich increased power together. Damit ist der gewinnbringende Einsatz eines im allgemeinen nur Grundlast fahrenden Braunkohlekraftwerkes als Spitzenkraftwerk möglich. In order for the profitable use of a generally only base load driving lignite power plant as a peak power plant is possible. Diese erfindungsgemäße Umwandlung von Grundlast fahrenden Braunkohlekraftwer ken in Spitzenkraftwerke ist besonders einfach möglich. This conversion of base-load driving Braunkohlekraftwer invention ken at peak power plants is particularly easy. So benötigt man für ein reines Spitzenkraftwerk, das beispielsweise tagsüber nur 5h Strom liefern muß, nur - für die Verhältnisse des Braunkohletagebaus - kleine Speicherbecken, wobei durchaus auch nur geringe Fallhöhen erforderlich sind. So you need for a pure peak power plant, for example, has to daytime only provide 5h electricity, only - for the conditions of the lignite mine - small storage tanks, although consideration only low head are required. Zur Vermeidung großer Übertragungsverluste sollte bei dieser Kraftwerkskombination die Entfernung zwi schen Pumpspeicherwerk und thermischem Kraftwerk weniger als 50 km betra gen. To avoid large transmission losses in this power plant combining the distance interim rule pumped storage plant and thermal power plant should gen within 50 km Betra.

So kann beispielsweise mit einem in einem Braunkohletagebau angelegten Pump speicher mit 2 Becken (Ausmaße: 1000m × 1000m, Tiefe: 50m) bei einer mittle ren Höhendifferenz von 70m 6h lang eine Leistung von 1296 MW bereitgestellt werden. at a mittle ren height difference of 70m 6h long a power of 1296 MW are provided For example, with an applied in a Braunkohletagebau pumped storage with 2 pools (50m proportions: 1000m x 1000m, depth). In Kombination mit dem Braunkohlekraftwerk, das beispielsweise 600 MW Leistung erbringt, stellt diese Kraftwerkskombination in nachfragestarken Zeiten damit fast 1900 MW zur Verfügung. In combination with the brown coal power plant, which provides, for example, 600 MW power, this power plant combination in periods of peak demand with almost 1,900 MW.

In einer derartigen Braunkohle- Speicherkraftwerks- Kombination ist naturgemäß die Pumpenleistung geringer als die Turbinenleistung (Pumpenleistung beispielsweise weniger als die Hälfte der Turbinenleistung), da bei dieser Einsatzkonstellation das Braunkohlekraftwerk relativ lang, z. In such a lignite Speicherkraftwerks- combination, the pump performance is inherently lower than the turbine power (pump capacity, for example, less than half of the turbine power), since in this application constellation, the lignite power plant is relatively long, eg. B. 12 oder 18h Wasser vom unteren in das obere Becken pumpt, während die Nutzung des hoch gepumpten Wassers zum Antrieb der Turbinen z. B. pumps 12 or 18h water from the lower to the upper reservoir while the use of the pumped-up water to drive the turbines z. B. in 6h erfolgt. As is done in 6h.

Will man dagegen diese Kraftwerkskombination als reinen Tag/Nacht-Speicher nutzen, z. Wants to use this power plant combination as a pure day / night storage is, however, for. B. Pumpbetrieb von 23h bis 5h, so ist das Verhältnis von Turbinen- zur Pumpenleistung entsprechend invers zu wählen. B. pumping from 23h to 5h, the ratio of turbine to pump capacity should be selected according inversely. Mit Vorteil können in solchen Pumpspeichern auch Pumpturbinen zum Einsatz kommen. Advantageously also pump turbines can be used in such a pumped storage.

Neben dieser Nutzung der Pumpspeicherwerke in Braunkohlelagerstätten zur Um wandlung eines Grundlastkraftwerkes in ein Spitzenkraftwerk sind die erfindungs gemäßen großen Pumpspeicherwerke besonders gut geeignet, elektrische Energie, die in einer Vielzahl von Kleinkraftwerken wie Windkraftanlagen, Solaranlagen, Blockheizkraftanlagen ua unregelmäßig anfällt, zum Hochpumpen von Wasser in das obere Speicherbecken zu nutzen und auf diesem Wege die Energie zu spei chern. In addition to this use of pumped storage plants in lignite deposits to order conversion of a base load power station in a peak power plant, the fiction, contemporary large pumped storage plants are particularly well suited, electric power, among other things, obtained irregularly in a variety of small power plants such as wind turbines, solar panels, Blockheizkraftanlagen in which to pump water manuals to use upper memory pool and spei the energy in this way. Besonders in diesem Fall der Ausnutzung vieler kleiner, sehr unregelmäßig Strom liefernder Anlagen ist es durchaus im Sinne der Erfindung, wenn die Pum pen zum Hochpumpen des Wassers mit einer anderen Spannung oder Frequenz arbeiten als die Generatoren, die an das Verbundnetz angepaßt sein müssen. Especially in this case, the use of many small, very irregular power-supplying equipment it is entirely within the present context when the Pum pen to pump the water with a different voltage or frequency function as the generators that must be adapted to the interconnected system. Von Interesse ist auch die Einspeisung von Strom industrieller Kraftwerke zum Hochpumpen von Wasser. Also of interest is the supply of electricity industrial power plants to pump water. Dies ermöglicht wie bei den Blockheizkraftwerken die Gewinnung von elektrischer Energie als Nebenprodukt. This allows for the generation of electrical energy as a by-product as in the cogeneration plants.

Errichtung der Pumpspeicherwerke Construction of pumped storage plants

Umfang und Ausmaß des Braunkohletagebaues zeigen heute Formen, die es er forderlich machen, ganze Landstriche neu zu gestalten. The scope and extent of the lignite open cast mine today show forms that it make it conducive to make whole areas new. So ist die Sophienhöhe (281m) bei Hambach im Rheinland letztlich nur eine Abraumhalde des Tagebaus Hambach. So the Sophie height (281m) at Hambach in the Rhineland ultimately only a waste dump of the mine Hambach.

Andernorts werden bei der Rekultivierung von Tagebaustrecken ganze Seenland schaften neu angelegt. Elsewhere be created in the restoration of open pit routes all Lakeland companies. Ganz allgemein werden im Braunkohletagebau selbst bzw. bei der Rekultivierung gewaltige Erdmassen bewegt. More generally be in the lignite mine itself or move tremendous amounts of earth in the reclamation. So müssen allein im Tagebau Hambach 15,4 Milliarden m³ Abraum bewegt werden. Thus 15.4 billion cubic meters of overburden must only be moved at the Hambach mine. Davon werden 1,7 Milliarden m³ über ein 14km langes Förderband zum Auffüllen des Tagebaus Fortuna transportiert werden. Including 1.7 billion cubic meters will be transported over a 14km long conveyor belt for filling the pit Fortuna. Für die Bewegung dieser Erdmassen stehen allein im Tage bau Hambach 5 Schaufelradbagger mit einer Leistung von jeweils 240 000 m³/Tag. stand alone in the daily construction Hambach 5 bucket wheel excavators with a capacity of 240,000 m³ / day for the movement of these masses of earth. Ebenso existieren im Tagebau Hambach bzw. im Tagebau Fortuna Abset zer mit einer vergleichbar großen Leistung. Likewise exist at the Hambach mine or open pit Fortuna Abset zer with a comparatively large power.

Hat man auf der einen Seite mit der Sophienhöhe einen künstlichen Berg ge schaffen, so frißt sich der Tagebau auf der anderen Seite dem Verlauf der Koh le folgend in eine Tiefe von 295m unter NN. Has to provide on the one hand with the Sophienhoehe an artificial hill ge, then the open pit eats on the other hand the course of the Koh le Following a depth of 295m below sea level. Um diese bei -295m lagernde Koh le zu fördern, muß 400m Deckgebirge abgetragen werden. To promote this at -295m overlapping Koh le, 400m overburden has to be removed.

Wie an diesem Beispiel gezeigt wird, entstehen bei der Nutzung der Braunkohle lagerstätten durchaus Höhendifferenzen von einigen hundert Metern (z. B. im hier diskutierten Tagebau Hambach fast 600m). As this example shows, will arise in the use of lignite lagerstätten quite Höhendifferenzen of several hundred meters (z. B. in here discussed Hambach almost 600m). Erfindungsgemäß wird nun der Abraum so geschichtet, daß auf der einen Seite des Tagebaus ein möglichst großes, möglichst hoch gelegenes Becken errichtet wird und an einer anderen Stelle des Tagebaus ein möglichst tiefes und möglichst großes Speicherbecken belassen wird oder angelegt wird. the spoil is now according to the invention laminated such that a as large as possible, as high as possible located basin is built on one side of the mine and a deep as possible and as large as possible storage tanks is maintained at a different location of the pit or is applied. Dazu werden diese Becken durch eine Wasserkraftanlage mit einander verbunden. , These pools are connected by a hydropower plant with each other. Im Prinzip ist es zwar möglich, das obere und das untere Becken direkt durch eine große Staumauer voneinander zu trennen, im allgemei nen sind die Braunkohlelagerstätten jedoch so weiträumig, daß es bautechnisch einfacher möglich ist, Oberbecken und Unterbecken so weit zu trennen, daß man ohne große Staumauern auskommt. In principle, it is possible to separate the upper and lower basin directly by a large dam from each other but in ERAL nen the lignite deposits are so widely that it is easier to do structurally to separate the upper basin and lower basin so far that one without large dams manages. In der Regel ist die Anlage so auszulegen, daß das untere Becken die gesamten Wassermassen faßt und diese Massen sich voll ständig unter dem Umgebungsniveau befinden. In general, the installation must be designed so that the lower basin summarizes the entire water masses and these masses ever are fully under the ambient level. Dies ist eine zwingende Vorausset zung für die Anlage von Großspeichern. This is a mandatory Vorausset requisite for the installation of large stores. Im allgemeinen ist diese Forderung gleichbedeutend mit der Forderung, daß das untere Speicherbecken keinen natürli chen Abfluß hat. In general, this requirement is equivalent to the requirement that the lower memory pool does not have Natürli chen drain.

Erfindungsgemäß wird die Anlage des oberen und unteren Beckens so durchge führt, daß eine Landschaft mit ausgeprägter Höhengliederung entsteht, wobei sich ein Teil dieser Anordnung unter Umgebungsniveau befindet. According to the invention the contact of the upper and lower basin is so Runaway results in a landscape formed with pronounced height structure, wherein a portion of the assembly is at ambient levels.

Unter Umgebungsniveau ist dabei die Höhenlage über dem Meeresspiegel (NN) zu verstehen, die das Gelände in einem Umkreis von wenigstens 5km um das Pump speicherwerk aufweist. Under ambient level the altitude above sea level (MSL) is to be understood that includes the area within a radius of at least 5km storage plant to the pump. In der Regel ist dies auch die Höhe über NN, auf der sich die Flüsse und Ortschaften der Umgebung befinden. In general, this is the height above sea level, on the rivers and villages in the area are located. Sofern durch die Rekul tivierung eine Höhenveränderung vorgenommen worden ist, wird als Bezugsmaß die Höhenlage über NN vor der Ausbeutung der Braunkohlelagerstätte zugrundegelegt. Provided by the Rekul tivierung an elevation change has been made, the altitude above sea level is used as a basis from exploitation of the lignite deposit as a reference measurement. Wie ausgeführt, ist es für die erfindungsgemäßen Pumpspeicherwerke von beson derer Bedeutung, daß wenigstens das untere Speicherbecken unterhalb des Um gebungsniveaus angeordnet ist. As stated, it is for the inventive pumped storage plants Of particular importance that at least the lower storage pool is arranged around gebungsniveaus below. Als Faustregel gilt, daß der Boden des unteren Speicherbeckens wenigstens 40m, bevorzugt wenigstens 80m unter Umgebungsni veau angelegt ist. As a rule of thumb is that the bottom of the lower storage basin at least 40m, preferably is applied at least 80m below Umgebungsni veau. Im allgemeinen ist der Boden des unteren Beckens höchstens 20m über NN, bevorzugt unter NN und ganz besonders bevorzugt wenigstens 50m unter NN angelegt. In general, the bottom of the lower tank at most 20 m above sea level, preferably below sea level, and most preferably applied at least 50m below sea level. Besonders große Speicherkapazitäten ergeben sich, wenn der Boden des unteren Beckens wenigstens 100m unter NN angelegt ist. Particularly large storage capacities are obtained if the bottom of the lower tank is applied at least 100m below sea level.

Förderlich für diese Anlage von großen Pumpspeichern in ausgebeuteten Braun kohletagebaustrecken ist der Umstand, daß durch die Verbrennung derart großer Kohlemassen (Verstromung) ohnehin ein Restloch entsteht. Conducive coal mine stretch this complex of large pumping storing in the exploited Brown is the fact that by the combustion of such large coal masses (power generation) in any case results in a residual hole. Diese Restlöcher sind zum Teil so groß, daß sie sich auch in Jahrzehnten nicht mit Regenwasser und Grundwasser füllen. This remaining holes are so large in part, that they do not fill up in decades with rainwater and groundwater. Aus diesem Grunde ist beispielsweise im Tagebau Garzweiler II geplant, Wasser aus dem Rhein zum Auffüllen des Restloches heranzuführen. For this reason, it is planned, for example in the Garzweiler II, introduce water from the Rhine to fill the remaining hole. Ein wesentlicher Aspekt bei der Anlage der Becken ist die Isolierung gegen das Grundwasser, z. A key aspect of the system of the basin is the insulation against ground water, eg. B. in Form eines Abdichtungsschirms. B. in the form of a sealing screen. Hier kann auf die Erfah rungen im Staudammbau bzw. bei der Rekultivierung von Braunkohlelagerstätten zurückgegriffen werden. Here, you can fall back on the experi stakes in dam or in the reclamation of lignite deposits. Sofern möglich, wird man zur Abdichtung der Becken nach unten auch natürliche Gegebenheiten ausnutzen, so z. If possible, you will also take advantage of natural features to seal the pool down so z. B. vorhandene Ton schichten belassen oder diese bei der Anlage der Becken einbringen. B. existing sound layers left or bring them in the system of the basin. Wenn möglich wird man in einem gegebenen Braunkohlenabbaugebiet Gegenden mit besonders tiefliegenden Flözen zur Errichtung des Unterbeckens nutzen. If possible you will use in a given lignite mining area areas with particularly low-lying seams on the establishment of the sub-basin. Dies ist besonders interessant, wenn die Braunkohlenflöze sich in Relation zur Oberfläche in sehr unterschiedlicher Tiefe bewegen. This is particularly interesting if the brown coal to move relative to the surface in very different depths. Dies ist z. This is for. B. der Fall bei Versetzungen oder ganz einfach, wenn das Flöz in die Tiefe absinkt. B. in the case of dislocation or quite simply, if the seam decreases in depth. Im allgemeinen ist in die sem Fall die Installation des Oberbeckens direkt mit dem Abraum dh dem Deck gebirge des tiefer liegenden Flöz es, möglich. In general, in the sem case, the installation of the upper reservoir is directly connected to the overburden ie the deck of the seam deeper mountain it possible. Derartige Gegebenheiten liegen z. z Such circumstances are. B. im Tagebau Hambach vor. As before in Hambach. In diesem Tagebau kann das Absinken des Braunkohle flözes von 100m unter NN auf 300m unter NN so zur Installation eines großen Pumpspeicherwerkes genutzt, daß auf der Seite der geringen Deckgebirgsmächtig keit ein Oberbecken mit z. In this open-cast mining, the lowering of the lignite can seam so used to install a large pumping storage power plant that on the side of low overburden powerful ness an upper reservoir with z of 100m below sea level to 300m below sea level. B. 500 Millionen m³ in einer Höhe von 50-250m er richtet wird, während das etwa gleich große Unterbecken im Bereich des tief liegenden Flözes errichtet wird (z. B. in einer Höhe von 50m unter NN bis 250m unter NN). B. 500 million m³ is used in an amount of 50-250m it is directed, while the approximately equal-sized pool is built in the area of ​​the depressed seam (z. B. at a height of 50m below sea level up to 250m below sea level).

Aufgrund der Weiträumigkeit der Braunkohletagebaugebiete lassen sich dabei die Becken so anordnen, daß beispielsweise der Anstieg des Geländes zum Rand des Oberbeckens im Durchschnitt höchstens 20% beträgt. Due to the spaciousness of the brown coal mining areas, the pool can thereby be arranged so that, for example, the increase of the area to the edge of the upper reservoir on average higher than 20%. Auch das Gefälle des Ge ländes vom Oberbecken zum Unterbecken kann im allgemeinen so gestaltet wer den, daß es z. Also, the slope of the Ge busi ness from the upper reservoir to the lower reservoir can generally designed who the that for. B. 30% oder weniger beträgt. B. is 30% or less.

Aufgrund des hohen Füllstandsunterschieds im Unterbecken wird das Krafthaus im allgemeinen in einer Kaverne in etwa auf dem Niveau des unteren Füllstandes des Unterbeckens installiert. Due to the high level difference in Unterbecken the power house, in general, in a cavity in approximately is installed on the level of the lower fill level of the sub-basin. Die Verbindung vom Oberbecken zum Krafthaus kann ent weder direkt mit einem Druckstollen oder insbesondere bei großer Entfernung von Oberbecken und Krafthaus über einen Druckstollen mit Ausgleichsanlage (Wasser schloß) erfolgen. The connection from the upper reservoir to the power house can ent, either directly or with a pressure tunnel or, in particular at great distance from the upper reservoir and the power house through a pressure tunnel with compensation system (water lock) take place.

Ein solcher Pumpspeicher mit beispielsweise 500 Millionen m³ Wasser und einer Fallhöhe von wenigen hundert Metern gestattet durchaus die Speicherung von Energie in Höhe von einigen Hundert Millionen kWh. Such a pump memory, for example, 500 million cubic meters of water and a drop of a few hundred meters allows quite the storage of energy in the amount of several hundred million kWh. Damit ist eine solche Anlage auch als Wochen-, Monats- oder Jahresspeicher von Interesse. Thus, such a facility as a weekly, monthly or annual storage of interest.

Die Leistung der großen, erfindungsgemäßen Pumpspeicherwerke hängt naturgemäß von der Verfügungszeit ab. The performance of large, inventive pumped storage plants naturally depends on the available time. Im allgemeinen haben die erfindungsgemäßen Pumpspei cher eine Leistung von < 200 MW (siehe Beispiele 1-4). Generally Pumpspei the invention have cher a capacity of <200 MW (see Examples 1-4). Bevorzugt sind Pump speicherwerke mit einer Leistung von wenigstens 2500 MW. Preferably pumping are memory plants with a capacity of at least 2500 MW. Pumpspeicherwerke, die nur eine Verfügungszeit von z. Pumped storage power stations, the only one available time of z. B. 50h aufweisen, haben bevorzugt eine Lei stung von < 4000 MW. have as 50h, preferably have a Lei stung of <4000 MW.

Neben der Anordnung von nur einem Oberbecken und einem Unterbecken, verbun den mit einem Krafthaus mit einer bestimmten Anzahl von Pumpen- und Turbi nensätzen oder mit der entsprechenden Anzahl an Pumpturbinen, ist es auch möglich, das Pumpspeicherwerk als mehrstufige Anlage zu gestalten. In addition to the arrangement of only one upper reservoir and a lower reservoir verbun, the nensätzen with a power house with a certain number of pump and Turbi or with the appropriate number of pump-turbines, it is also possible to design the pumped storage plant as a multi-stage system. So kann man beispielsweise die Gesamtanlage so gestalten, daß ein Oberbecken, beispielsweise in einer Höhe von 250-100m über NN verbunden ist mit einem ersten Krafthaus an einem Zwischenbecken. Thus, for example, can make the overall system so that an upper reservoir, is connected, for example at a height of 250-100m above sea level with a first power house at an intermediate tank. Von diesem Zwischenbecken führt ein Druckstollen zum unteren Krafthaus am unteren Speicherbecken, z. From this storage ponds, a pressure tunnel to the lower power house at the bottom of storage tanks leads such. B. in einer Höhe von 200m un ter NN. B. at a height of 200m un ter NN. In diesem Fall muß nur das untere Krafthaus als Kavernenkrafthaus an gelegt werden. In this case, only the lower power house must be set as underground power house at.

Ebenso läßt sich eine ganze Kette von Becken anlegen, jeweils verbunden über ein Kraftwerk, wie dies z. Similarly, a whole chain of pools can create, each connected to a power plant as such. B. bei einer Flußkraftwerkskette realisiert wird. B. is carried out at a Flußkraftwerkskette. Bei ei ner solchen Kraftwerkskette mit Durchlaufspeicherung ist es durchaus erfin dungsgemäß, wenn das oberste oder das unterste Becken allein nicht die gesam te Wassermassen aufnehmen können (vergl. hierzu Enzyklopädie Naturwissen schaft und Technik, loc.cit. S 5006, Abb. 8). In ei ner such a chain of power plants with throughput storage it is quite OF INVENTION dung as if alone is not able to absorb the GESAM te water masses the ultimate or the bottom pool (comp. This Encyclopedia Community natural sciences and technology, loc. S 5006, fig. 8).

Allgemein gilt für die Beckenanordnungen jedoch, daß die Auswahl der Turbinen, der Pumpen und der Beckenanordnungen vor allem unter dem Aspekt gesehen werden muß, eine möglichst große Energiemenge und das heißt für diese Pump speicherwerke in Braunkohleabbaugebieten in der Regel: eine möglichst große Wassermasse zu speichern. The general rule for Beck arrangements, however, that the selection of turbines, pumps and tank assemblies must be seen primarily from the point of the greatest possible amount of energy and that is for the pumped storage plants in lignite mining areas in the rule: to save as large a body of water , Demgegenüber stehen z. In contrast, z stand. B. geringe Unterschiede im Wirkungsgrad verschiedener Turbinentypen hinten. B. small differences in the efficiency of different types of turbine rear. Es sei in diesem Zusammen hang noch einmal die außerordentlich große Kapazität dieser Pumpspeicher herausgestellt. It should again be emphasized the extremely large capacity of pumped storage in this connexion.

Neben der oben dargestellten Einrichtung sowohl des oberen als auch des unter en Speicherbeckens über einem ausgeräumten Braunkohlenflöz, z. In addition to the above presented means of both the upper and the evacuated under en storage basin via a Braunkohlenflöz, z. B. innerhalb ei nes Braunkohletagebaues, ist es auch möglich, verschiedene, beispielsweise 5- 30km von einer entfernt liegende Braunkohletagebaugebiete miteinander zu verbin den. B. within ei nes lignite open cast mine, it is also possible to use different, for example, 5- 30km to verbin each other from a distant brown coal mining areas to. Dabei wird das obere Becken in dem einen (ehemaligen) Abbaugebiet ange ordnet, das untere Becken in einem anderen. In this case, the upper reservoir in which assigns a (former) mining area is, the lower pool in another. In diesem Fall ist in der Regel ein Wasserschloß oder ein großes Ausgleichsbecken erforderlich. In this case, usually a water lock or a large balancing reservoir is required. Auch ist darauf zu achten, daß das obere Speicherbecken keine Überflutungsgefahr für die Umge bung darstellt. Also, make sure that the upper storage basin is no flooding threat to the surrounding environment. Von Vorteil ist es in diesem Fall, wenn auch das obere Becken zu wenigstens 50% oder bevorzugt gänzlich unter Umgebungsniveau angelegt ist. , It is advantageous in this case, although the upper basin to at least 50% or preferably entirely under Umgebungsniveau-term. Be sondere Vorteile ergeben sich durch diese Verknüpfung von 2 verschiedenen Ta gebaugebieten, wenn die Lage der Braunkohlenflöze in diesen Abbaugebieten sehr unterschiedlich ist, sich z. Be particular advantages arise gebaugebieten when the position of brown coal in these mining areas is very different, for by this combination of two different Ta. B. um 50m, besser 100m oder besonders bevorzugt um mehr als 200m unterscheidet. B. to 50m, better 100m or more preferably by more than 200 different. Mit 2 derart räumlich getrennt angeordneten Speicherbecken lassen sich besonders große Wassermassen handhaben, vor allem dann, wenn beide Becken unter Umgebungsniveau angelegt sind. 2 in such spaced-apart storage tanks is particularly large bodies of water can be handled, especially when both pools are created under ambient level.

Andererseits ist es auch von Interesse, beispielsweise die Braunkohle nur im Be reich des unteren Beckens abzubauen und das obere Becken auf gewachsenem Boden anzuordnen ohne die Braunkohle darunter abzubauen. On the other hand, it is also of interest to reduce, for example, brown coal only in the loading area of ​​the lower basin and to arrange the upper bowl on natural soil without lignite degrade less. Auch in diesem Fall kann es von Interesse sein, daß das obere und das untere Becken mehr als 3km, bevorzugt mehr als 5 km voneinander getrennt angelegt sind. Also in this case it may be of interest that the upper and the lower basin more than 3km, preferably more than 5 km separate created are. Eine derarti ge Lösung bietet sich z. A derarti ge solution is suitable for. B. dann an, wenn für einen durchgängigen, unstrukturier ten Tagebau ganze Ortschaften umgesiedelt werden müßten. As to when entire villages would have to be relocated for an integrated, unstrukturier th mining.

Eine andere Möglichkeit der Anordnung von Oberbecken und Unterbecken besteht in der Abtrennung von direkt nebeneinander liegenden Becken, z. Another possibility for the arrangement of the upper reservoir and lower reservoir consists in the separation of directly adjacent pool, z. B. in einem Ab stand von weniger als 500m durch einen Wall oder einen Staudamm. As in an Ab was less than 500m through a wall or a dam. Dies ist in der Regel dann einfach realisierbar, wenn der Höhenunterschied zwischen den Becken nicht sehr groß ist. This is usually simply realized if the height difference between the pool is not very big. So ist es beispielsweise mit der herkömmlichen Stau dammtechnik möglich, ein Oberbecken beispielsweise durch einen z. So it is dam technology, for example, the conventional storage possible, an upper reservoir, for example, by one. B. 1 km langen Damm von dem daneben liegenden Unterbecken zu trennen. to separate, 1 km long embankment of the adjacent sub-basins. In diesem Fall können die Kraftanlagen wie bei herkömmlichen Staudämmen angelegt werden. In this case, the turbines can be created as conventional dams. Auf diese Weise läßt sich z. In this way, for leaves. B. ein 2 km × 4 km großes, 50m tiefes Becken von einem 100m tieferen gleichgroßen Unterbecken trennen. B. separate a 2 km x 4 km wide, 50m deep pool by a 100m deeper equal lower basin. Derartige Beckenanordnungen mit einem Höhenunterschied von 40-120m sind in den meisten Braunkohletagebauge bieten gut installierbar. Such Beck arrangements with a vertical drop of 40-120m are offer in most Braunkohletagebauge well installed. Man muß sich dabei vergegenwärtigen, daß in einem ein zigen Pumpspeicherwerk mit 2 Becken der Größe 2000m × 4000m × 50m und einer mittleren Fallhöhe des Wassers von nur 70m immerhin 62 Millionen kWh elektrischer Energie gespeichert werden kann. One must bear in mind here is that in a one Zigen pumped storage plant with 2 pools the size of 2000m x 4000m x 50m and an average head of water of only 70m least 62 million kWh of electrical energy can be stored. Damit speichert dieser eine, in ei nem Braunkohletagebau angelegte Pumpspeicher mehr Energie als alle deutschen Pumpspeicher zusammengenommen. So stores this one, created in egg nem Braunkohletagebau pumped storage together more energy than all German pumped storage.

Neben den oben beschriebenen Beckenanordnungen, bei denen das Oberbecken und das Unterbecken vergleichbare Abmessungen hinsichtlich Länge, Breite und Tiefe aufweisen, sind auch solche Beckenanordnungen anwendbar, bei denen ein hoch gelegenes, tiefes Becken mit einem ausgedehnten, relativ flachen Unterbecken kom biniert wird. In addition to the above-described Beck arrangements in which the upper reservoir and lower reservoir have similar dimensions in terms of length, width and depth, even those Beck arrangements are applicable where a high-altitude deep basin with a broad, relatively flat lower reservoir kom is bined. Ein solcher Pumpspeicher besteht beispielsweise aus einem 100m-200m hoch gelegenen, 1000m breiten, 1000m langen und 100m tie fen Oberbecken mit einem Fassungsvolumen von 100 Millionen m³ und einem fla chen, beispielsweise nur 10m tiefen Unterbecken mit einer Ausdehnung von bei spielsweise 5km × 5km. Such a pump storage for example consists of a 100m-200m high altitude, 1000m wide, 1000m long and 100m tie fen upper reservoir with a capacity of 100 million cubic meters and a fla chen, with an extension of at play as 5km × 5km example only 10m deep sub-basin. Bei diesem Pumpspeicherwerk, bei dem das untere, fla che Becken z. In this pumped storage plant, in which the lower, fla che Basin z. B. in einer Höhe von 0m über NN gänzlich in einem Braunkohleta gebaugebiet liegt, ist das obere Becken neben dem unteren Becken innerhalb oder außerhalb des Braunkohletagebaus angeordnet. B. is gebaugebiet at a height of 0m above sea entirely in a Braunkohleta, the upper bowl adjacent the lower tank is arranged inside or outside the lignite mine.

Wie man einfach nachvollziehen kann, schwankt bei dieser Beckenanordnung der Wasserspiegel im unteren Becken je nach Füllgrad des Oberbeckens lediglich um 4m (5000m × 5000m × 4m = 100 Millionen m³). As one can easily understand, varies in this tank arrangement the water level in the lower basin, depending on the degree of filling of the upper reservoir by only 4m (5000m x 5000m x 4m = 100 million cubic meters). Bei einer derart geringen Schwankung des Wasserniveaus im Unterbecken ist man relativ frei in der Wahl der Turbinen. In such a small fluctuation of the water level in the lower reservoir is relatively free in the choice of turbines. So können bei dieser Beckenanordnung sogar teilbeaufschlagte Tur binen zum Einsatz kommen. So partial admission Tur may turbines are used in this tank arrangement even. Darüber hinaus gestattet diese Beckenanordnung eine über die reine Pumpspeicherung hinausgehende Nutzung des Unterbeckens, z. In addition, permitted this Beckenanordnung one beyond just Pumpspeicherung hinausgehende use of Unterbeckens such. B. als Freizeitanlage. As a recreational facility.

Zwar gestattet auch dieser eine Pumpspeicher die Speicherung von etwa 30 Mil lionen kWh, dh bei einer Ausstattung mit 10 Turbinen je 100 MW = 1000 MW Leistung liefert dieser Speicher immerhin 30h lang Strom. It is true that this pumping memory allows the storage of about 30 mil lion kWh, that is, when equipped with 10 turbines per 100 MW = 1000 MW this memory provides at least 30h long stream. Die in diesem Fall ge wählte besonders flache Anordnung des Unterbeckens bedingt jedoch einen erheb lichen Flächenbedarf. The GE in this case, particularly chose flat arrangement of the sub-basin however, requires a fixed union area requirement.

Besonders große Speicherkapazitäten ergeben sich jedoch, wie ausgeführt, wenn auch das Unterbecken je nach Füllstand um wenigstens 15m, bevorzugt wenig stens 40m, besonders bevorzugt um wenigstens 90m oder ganz besonders be vorzugt um wenigstens 130m schwankt. Particularly large storage capacities arise, however, as stated, although the lower reservoir, depending on the level by at least 15m, preferably little vorzugt least 40m, more preferably at least 90m or very particularly be varies by at least 130m. Wie bereits ausgeführt, setzen derartig große Schwankungen des Wasserstandes im Unterbecken im allgemeinen voll be aufschlagte Turbinen voraus, die gleichermaßen bei einem Druck auf der Unter seite von wenig über 1 bar bis hin zu Drücken von 1,5, 4, 9 oder < 13 bar sicher arbeiten, bei Drücken auf der Oberseite von bis zu 60 bar. As already stated, put such forward-large fluctuations in the water level in the lower basin generally fully be aufschlagte turbines that are equally at a pressure on the downside of slightly above 1 bar up to pressures of 1.5, 4, 9 or <13 bar work safely at pressures on top of up to 60 bar.

In manchen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, das Oberbecken und das Unter becken durch eine Reihe von Druckstollen mit einer Reihe von Turbinen zu ver binden, die in unterschiedlicher Höhe des Unterbeckens angeordnet sind. In some cases it may also be advantageous to the upper reservoir and the lower tank through a series of pressure tunnel with a number of turbines to bind ver which are arranged at different heights of the sub-basin. In die sem Fall wird man je nach Füllstand die verschiedenen Turbinen abschalten oder zuschalten. In the sem case, it will turn off the different turbines, depending on the level or switch.

Wie bereits ausgeführt werden die erfindungsgemäßen Pumpspeicher in der Regel mit einer Reihe von Pumpen und Turbinen ausgestattet, wobei die dem Fachmann geläufigen Regeln des Wasserkraftwerkbaus genutzt werden. Pumped storage to the invention are as stated above usually equipped with a series of pumps and turbines, with the familiar to the expert rules of the hydropower plant construction are used. Im allgemeinen ver langt eine gegebene Fallhöhe/Wasserstrom- Kombination einen ganz bestimmten Turbinentyp (siehe hierzu H. Happoldt, Elektrische Kraftwerke und Netze, loc.cit., S. 59). Generally ver a given head / Water Flow reached combination a very specific type of turbine (see H. Happoldt, Electric power plants and grids cit., P 59). In allgemeinen werden, wie bereits ausgeführt, bei den erfindungsgemäßen Pumpspeichern voll beaufschlagte Turbinen, wie beispielsweise Francis- oder Kaplanturbinen oder Pumpturbinen zum Einsatz kommen. Are as stated above in general, are used in the inventive pumped storage fully acted turbines such as Francis or Kaplan turbines or pump turbines.

Üblicherweise ist bei herkömmlichen Pumpspeichern das Unterbecken ein (auf ge stauter) Flußlauf, z. Usually, in conventional pumping storing the sub-basin is a (Ge pent) watercourse, z. B. in Vianden (Luxemburg) die Our oder am Edersee die Edertalsperre oder bei dem kleinen Pumpspeicherkraftwerk Geesthacht die Elbe. B. in Vianden (Luxembourg) Our or am Edersee the Edertalsperre or the small pumped storage power station Geesthacht Elbe. In diesen Fällen resultiert im Unterbecken in der Regel nur eine geringer Niveau unterschied mit der entsprechenden freien Wahl der Turbinen. In these cases resulted in lower reservoir usually only a low level differed with the corresponding free choice of turbines. Demgegenüber un terliegt bei den erfindungsgemäßen großen Pumpspeichern das Unterbecken erheb lichen Schwankungen des Wasserpegels als Funktion des Füllgrades des Oberbec kens mit den entsprechenden technischen Anforderungen (siehe oben). By contrast, un the lower basin terliegt uplifting union water fluctuations as a function of the degree of filling of Oberbec ken with the relevant technical requirements (see above), the inventive large pumped storage.

In einer speziellen Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Pumpspeicherwerk nun so aufgebaut, daß ein relativ großes, beispielsweise 2000m × 2000m großes und 200m tiefes, in einem Braunkohletagebau angelegtes Unterbecken mit einem relativ kleinen Oberbecken kombiniert wird, wobei das Oberbecken von ei nem Fluß durchströmt wird oder ein Seitenarm eines Flusses darstellt. In a specific embodiment, the pumped storage power plant according to the invention is now constructed so that a relatively large, for example 2000m x 2000m large and 200m deep, applied in a Braunkohletagebau lower reservoir is combined with a relatively small upper reservoir, wherein the upper reservoir flows through ei nem river or represents sidearm of a river. Gegebenen falls ist das kleine Oberbecken auch durch einen einige km langen Kanal mit ei nem Fluß verbunden. Given if the small upper reservoir is also connected by a few km long canal ei nem river. Im Unterschied zu den Pumpspeichern mit 2 gleich großen Becken, die je nach Turbinenbestückung als sehr leistungsstarker Kurzzeitspei cher oder als etwas weniger leistungsfähiger Langzeitspeicher ausgelegt werden können, wird man diese Pumpspeicherkombination aus oben fließenden Fluß und damit verbundenen, tiefen Becken unterhalb Umgebungsniveau im allgemeinen als ausgeprägten Langzeitspeicher auslegen, da nur diese Nutzung ohne großen Ein griff in den Wasserhaushalt des Flusses möglich ist. In contrast to the pumped storage with two equal-sized pool, which can be designed depending on the turbine assembly to be very powerful Kurzzeitspei cher or a little less efficient long-term storage, it is pronounced this pumped storage combination of top-flowing river and related, deep pool below ambient level generally considered interpret long-term storage, since only they use without large one reached into the water balance of the river is possible. Andererseits ergibt sich bei dieser Form des Pumpspeichers ein gewisser Zusatznutzen des Pumpspeichers als Hochwasserschutz. On the other hand, a certain added value of the pump memory arises in this type of pump memory as flood protection.

Diese spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pumpspeicherwerkes mit einem unteren Speicherbecken in einem Braunkohletagebau macht sehr gut deut lich, daß dieses neuartige Pumpspeicherwerk in gewisser Weise eine Inversion ei nes herkömmlichen Pumpspeicherwerkes ist. This particular embodiment of the pumping storage power plant according to the invention with a lower storage reservoir in a Braunkohletagebau makes very good interpreting Lich that this novel Pumpspeicherwerk is an inversion ei nes conventional pumping storage power plant in some manner.

So hat bei vielen herkömmlichen Pumpspeicherwerken das obere Speicherbecken keinen natürlichen Zulauf, das untere Becken besitzt einen Ablauf, wenn es nicht - wie dargestellt - direkt mit einem Fluß verbunden ist. Thus, in many conventional Pumpspeicherwerken the upper Speicherbecken no natural inlet, the lower basin has an outlet if it is not - as shown - directly to a river is connected. Demgegenüber hat bei diesem erfindungsgemäßen Pumpspeicherwerk das obere Speicherbecken einen Zu lauf und einen Ablauf (den Fluß, der einen Teil des oberen Speicherbeckens dar stellt), das untere Becken hat dagegen keinen Ablauf. In contrast, in this invention Pumpspeicherwerk the upper storage basin has a to run and an outlet (the flow which represents a part of the upper storage basin), while the lower basin has no flow. Wie dargestellt, ist dies un ter Sicherheitsaspekten von besonderer Bedeutung. As shown, this is un ter safety aspects of particular importance.

Die bevorzugte Form des Pumpspeicherwerkes ist jedoch die Anlage von Ober- und Unterbecken innerhalb eines (genutzten) Braunkohletagebaus. However, the preferred form of the pumping storage power plant is the plant of upper and lower reservoirs within one (unused) lignite mine.

Besondere technische Vorteile existieren, wenn die Anlage der Becken insbeson dere des Oberbeckens direkt mit dem Abtragen des Abraums (Deckgebirge) er folgt. Particular advantages exist when the conditioning of the basins in particular of the upper reservoir directly with the removal of overburden (overburden) he follows. Dabei wird man sich mit Vorteil der zum Abräumen des Deckgebirges ein gesetzten Bagger, Förderbänder und der Absetzer bedienen. Here you will be operated with advantage of a set excavators for clearing the overburden, conveyors and stackers.

Besonders einfach gelingt dies, wenn es darum geht, ein Pumpspeicherwerk in ei nem noch bestehenden oder in direkter Nachbarschaft zu einem noch arbeitenden Braunkohletagebau zu installieren, um so beispielsweise durch eine Pumpspeicher/ Braunkohlekraftwerk- Kombination ein Braunkohlekraftwerk in ein Spitzenkraft werk umzuwandeln. Particularly easy, this is achieved when it comes to install a pump storage plant in egg nem existing or in close proximity to an even working lignite mine, so as to convert, for example, by a pumped storage / Braunkohlekraftwerk- combination a lignite power plant in a peak power plant.

Daneben können die üblicherweise im Staudammbau eingesetzten Techniken zum Einsatz kommen. In addition, the techniques commonly used in dam can be used. Siehe hierzu beispielsweise die Angaben zur Errichtung des Ata türkstaudammes (Vergl. 7. Internationales Seminar Wasserkraftanlagen, loc.cit., S. 17). For example, see the information on the establishment of Ata Turk Dam (Comp. 7th International Seminar on Hydropower Plants, cit., P 17).

Besondere Vorteile der erfindungsgemäßen Pumpspeicher Particular advantages of the pumped storage inventive

Braunkohletagebaugebiete finden sich weltweit häufig in der Nähe von Ballungs zentren, so z. Lignite mining areas can be found worldwide often near conurbation centers, such. B. das Braunkohlengebiet im Süden und Westen von Moskau. As the lignite area in the south and west of Moscow. Gro ße Braunkohlenreviere gibt es auch in den USA und Kanada. Gro SSE Brown Coal Fields is also available in the US and Canada. In Deutschland wird die Nähe der Braunkohletagebaugebiete zu den Verbraucherzentren besonders gut sichtbar. In Germany, near the lignite mining areas to the centers of consumption is particularly visible. So befindet sich beispielweise Leipzig mitten im mitteldeutschen Braunkohlerevier. So is, for example Leipzig right in the central German brown coal district.

Das große Lausitzer Revier liegt günstig zwischen den Ballungsräumen Dresden und Berlin. The large Lausitz area is conveniently located between the metropolitan areas of Dresden and Berlin. Zu nennen sind hier auch das Hessische Revier bei Kassel und das Helmstedter Revier im Bereich Braunschweig, Magdeburg. They include also the Hesse area, near Kassel, and the Helmstedter area in the category Braunschweig, Magdeburg here.

Von besonderem Interesse ist das rheinische Revier. Of particular interest is the Rhenish mining area. Dieses Braunkohlerevier ist in zweifacher Hinsicht besonders interessant. This coal mining area is particularly interesting for two reasons. Zum einen befindet sich diese Re vier in direkter Nachbarschaft zum bevölkerungsreichen Ruhrgebiet und nicht weit entfernt vom Industriestandort Rhein/Main und den belgischen und niederländi schen Verbraucherzentren. On the one hand there is this re four directly adjacent to the densely populated Ruhr district and not far from the industrial site Rhine / Main and the Belgian and niederländi rule Consumer Centers. Besonderes Interesse findet das rheinische Braunkoh lerevier für die Errichtung von großen Pumpspeichern aber vor allem deshalb, weil hier die Kohle inzwischen aus großer Tiefe, z. Particular interest is the Rhenish lignite lerevier for the establishment of large pumped storage but above all because here the coal now from great depths, z. T. 400m unter Umgebungsniveau gefördert wird. T. 400m is conveyed under ambient level. Die sich daraus ergebenden sehr großen Höhenunterschiede sind naturgemäß für die Errichtung von leistungsfähigen, großen Pumpspeichern beson ders interessant. The resulting very large height differences are naturally interested in the construction of high-performance, large pumped storage special id. Die erfindungsgemäßen Pumpspeicher in Braunkohletagebaugebie ten gestatten also eine Energiespeicherung in allernächster Nähe zu den Verbrau cherzentren. The pumped storage invention in Braunkohletagebaugebie th thus allow energy storage in the immediate vicinity cherzentren to the consumer. Der zZ noch praktizierte, unwirtschaftliche, tägliche Stromtransport in die Gebirgsregionen der Alpen und wieder zurück kann damit entfallen. The currently still practiced, inefficient, daily current transport in the mountainous regions of the Alps and back again can be dispensed with. Die erfindungsgemäße Anordnung wenigstens des unteren Speicherbeckens unter halb des umgebenden Niveaus, bevorzugt sogar unter NN, gestattet erstmals die gefahrlose Errichtung von großen Pumpspeicherwerken in direkter Nachbarschaft zu den großen Verbraucherzentren. The inventive arrangement of at least the lower storage basin beneath the surrounding level, preferably even below sea level, the first time allows the safe establishment of large pumped storage plants in close proximity to the large consumer centers. Es sei noch einmal darauf hingewiesen, daß die Errichtung von Hochspeichern, wie sie dem derzeitigen Stand der Technik ent sprechen niemals realisiert werden könnten aufgrund des von diesen Hochspei chern ausgehenden Gefahrenpotentials. It should again be noted that the construction of high-Save as they speak to the current state of the art ent could never be realized due to the manuals of these Hochspei outgoing hazard potential.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Pumpspeicher in Braunkohlelager stätten ist auch, daß diese Speicher nicht nur in der Nähe der Verbraucherzen tren liegen, im allgemeinen befinden sich auch Großkraftwerke, wie z. A particular advantage of pumped storage invention in lignite bearing sites and that this memory not only near the consumption ores centers are, in general, there are also large power plants such. B. Braun kohlekraftwerke oder Kernkraftwerke in einem für den Stromtransport geringen Abstand. B. Braun coal power plants or nuclear power plants in a low for the current transport distance.

Besondere Vorteile bei der Errichtung der Pumpspeicher in Braunkohletagebau strecken ergeben sich daraus, daß in den Braunkohletagebaurevieren alle tech nische Einrichtungen zum Bewegen großer Erdmassen vorhanden sind. stretch particular advantages in the construction of pumped-storage in Braunkohletagebau result from the fact that all tech niche means are provided for moving large masses of earth in the Braunkohletagebau grounds. Dabei wird je nach den jeweiligen Erfordernissen der Abraum durchaus kilometerweit von ei nem Tagebau in den anderen transportiert. Here, the waste is quite transported for kilometers of egg nem open pit to the other depending on the respective requirements. Dabei haben die Techniken der Erdbe wegung in diesen Tagebaustrecken einen sehr hohen Stand erreicht. The techniques of Erdbe have movement in this open pit routes reached a very high level. Konnte man Mitte des 19. Jahrhunderts die Braunkohle nur bis zu einer Tiefe von 20m her vorbringen, das Verhältnis von Abraum zu Kohle betrug damals 0,3 : 1 (m³:t), so wurden im Laufe der Entwicklung immer tiefer liegende Vorkommen erschlossen. it was the mid-19th century, the brown coal only to a depth of 20m ago put forward, the ratio of overburden to coal at that time was 0.3: 1 (m: t), the development of ever deeper deposits were developed in the course. Mittlerweile beträgt die Abraumdecke über der Braunkohle bis zu 300m. Meanwhile, the slag blanket over the brown coal is up to 300m. Das Ver hältnis von Abraum zu Braunkohle ist auf den Wert 3m³ Abraum/1 t Kohle an gestiegen. The United ratio of overburden to lignite is the value 3m³ overburden / 1 t of coal to rise. Inzwischen wurden sogar noch tiefere Flözpartien erschlossen. Meanwhile deeper Flözpartien were even opened. So wird der Tagebau künftig in Tiefen bis hin zu 500m unter Umgebungsniveau, dh bis in Tiefen von 400m unter NN vorangetrieben. Thus, the open pit will continue at depths up to 500m below the ambient level, ie driven to depths of 400m below sea level. Das Abraum /Kohle- Verhältnis be trägt dann 6 : 1. Damit werden zZ allein im rheinischen Revier bei einer Förde rung von 110-120 Millionen t Braunkohle auch fast eine halbe Milliarde m³ Abraum bewegt. The overburden / coal ratio be wearing then 6: 1. To be currently alone in the Rhenish mining area at a conveying tion of 110-120 million tons of lignite and almost half a billion cubic meters of overburden moved.

Von besonderem Vorteil ist es demzufolge, wenn direkt mit der Bewegung des Abraums zur Förderung der Braunkohle wenigstens eines der beiden Speicherbec ken gleich mit angelegt wird. Of particular advantage, it is therefore, if directly with the movement of the overburden to promote lignite at least one of the two Speicherbec ken is applied with the same. Mit dieser Anlage der Pumpspeicherbecken wird da bei auch gleichzeitig das Problem der Rekultivierung gelöst. With this system, the pump storage reservoir, the problem of reclamation since dissolved at the same time. Teil der Erfindung ist damit auch ein Verfahren zur Errichtung eines Pumpspeichers, dadurch gekenn zeichnet, daß bereits beim Wegräumen des Abraums wenigstens 1 Oberbecken und/oder wenigstens 1 Unterbecken zum Betrieb eines Pumpspeicherwerkes er richtet wird. Part of the invention is thus also a process for the construction of a pumping reservoir, characterized in that already during the clearing away the spoil at least one upper reservoir and / or at least one sub-pool for the operation of a pumping storage power plant it is directed is.

Ein ganz besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen großen Pumpspeicher ergibt sich aus dem Umstand, daß in diesen Braunkohletagebaugebieten nicht nur die Fachleute da sind, die derartige landschaftsgestalterische Maßnahmen durchführen können, sondern auch dadurch, daß bei der vom Braunkohletagebau betroffenen Bevölkerung auch die Vorstellungskraft für Veränderungen dieses Ausmaßes vorhanden ist. One particular advantage of the large pumped storage according to the invention arises from the fact that not only the experts in these lignite mining areas there, can perform such landscaping measures but also by the fact that when affected by brown coal mining population and the imagination for changes of this magnitude is available. Im Unterschied zur bisherigen Einmalnutzung der Braunkohlen reviere ergeben sich durch die Errichtung der großen Pumpspeicherwerke Dau erarbeitsplätze und Dauereinnahmequellen für die betroffenen Gemeinden. In contrast to the previous one-time use of brown coal reviere result from the establishment of the great pumped storage Dau erarbeitsplätze and duration sources of income for the affected communities.

Besonders hervorzuheben ist die Tatsache, daß die Errichtung der Pumpspeicher in den Braunkohletagebaustrecken auch dadurch erleichtert wird, daß diese Ge biete direkt von großen Stromkonzernen genutzt werden können, sei es daß sie direkt Besitzer oder Eigentümer dieser Flächen sind oder sei es, daß sie die Nutzungsrechte dieser Flächen haben. Particularly noteworthy is the fact that the construction of the pumped storage is also facilitated in the lignite mining routes that these Ge offer can be used directly by big power companies, whether they are directly owner or owners of these areas or be it that they use rights these surfaces have. Gerade unter dem Aspekt, wie schnell der artige Speicher realisiert werden können, ist dies von Bedeutung. Especially under the aspect of the type storage can be implemented as quickly, this is important.

Ein besonderer Vorteil der Errichtung der erfindungsgemäßen Pumpspeicher in Braunkohletagebaustrecken ergibt sich auch dadurch, daß durch die vorangegan gene oder noch durchgeführte Nutzung der Braunkohle zur Elektrizitätserzeugung ein Großteil der erforderlichen elektrischen Anlagen zur Installation des Pumpspei cherwerkes bereits vorhanden ist. A particular advantage of the construction of the pumped storage invention in lignite mining routes results from the fact that by the above Gegan gene or yet made use of brown coal for electricity cherwerkes much of the necessary electrical equipment for the installation of the Pumpspei already exists. So sind zumindest die erforderlichen Freilei tungen von den Braunkohlelagerstätten zu den Verbraucherzentren vorhanden. So, at least the required Freilei obligations of the lignite deposits to consumer centers available. Auch die Verbindung mit vielen Kraftwerksblöcken ist in aller Regel gegeben. The connection with many power plant units is given in most cases. Wenn auch die Freileitungen den gestiegenen Anforderungen der Einbindung eines Großspeichers nicht genügen sollten, so sind doch zumindest die Stromtrassen zur Verlegung stärkerer Leitungen vorhanden. Although the overhead lines should not meet the increased requirements of the integration of a large store, then at least the power lines for laying stronger lines are available.

Hervorzuheben sind auch die geringen Erstellungskosten dieser Pumpspeicherwer ke sowie die langen Abschreibungszeiträume. Highlight the low production costs of this Pumpspeicherwer ke as well as the long amortization periods are. Auch wenn mit den erfindungsgemä ßen großen Pumpspeichern naturgemäß kein Strom erzeugt wird,kann der Bau die ser Speicher den Neubau von Kraftwerken ersetzen, da mit diesen Großspeichern eine Vergleichmäßigung der Stromerzeugung in den bestehenden Kraftwerken möglich ist. Although naturally no current is generated with the inventive SEN large pumped storage, the construction can replace the ser storage building new power plants as an equalization of power generation in existing power plants is possible with these large stores. So können diese Pumpspeicher je nach Größe und Bedarf als Tages-, Wochen-, Monats- oder Jahresspeicher ausgelegt werden. So this pumped storage can be designed depending on the size and needs daily, weekly, monthly or annual storage. In Kombination mit den bereits vorhandenen, kleinen Pumpspeichern, die der Feinregulierung dienen, ist damit eine sehr effektive, gleichmäßige Stromproduktion möglich. In combination with the existing, small pumping stores that serve the fine adjustment so that is possible a very effective, even current production. Die erfindungsge mäßen großen Pumpspeicher in Braunkohlelagerstätten tragen auch dazu bei, den zZ erforderlichen Verkauf von Strom für Nachtspeicherheizungen oder für eine stromintensive industrielle Nutzung teilweise unter Gestehungskosten zu reduzieren. The erfindungsge MAESSEN large pumped storage in lignite deposits also help to reduce the currently required sale of electricity for night storage heaters or for an electricity-intensive industrial use partly below cost. Damit tragen diese Pumpspeicher in hohem Maße zur Einsparung von Strom bei und damit zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes. In order for these pumped storage contribute significantly to saving electricity and therefore reduce CO₂ emissions.

Daneben gestatten die erfindungsgemäßen Pumpspeicher den Einsatz von erneuer baren Energien wie Strom aus Windkraftanlagen, Solaranlagen und anderen stark schwankenden Energiequellen, da mit der Möglichkeit der Speicherung im großen Stil der Nachteil dieser Art der Energieerzeugung entfällt. In addition, pump storage according to the invention allow the use of renewable energy such as electricity from wind turbines, solar panels and other highly fluctuating energy sources, as with the possibility of storage in a big way eliminates the disadvantage of this type of energy. Besonders sei darauf hingewiesen, daß auch die Nutzung von Blockheizkraftwerken durch die erfin dungsgemäßen Speicher günstiger wird, da wegen der guten Speichermöglichkeit den Anbietern ein akzeptabler Preis gezahlt werden kann. Especially it should be noted that the use of combined heat and power is cheaper by OF INVENTION to the invention memory because an acceptable price can be paid because of the good storage facility providers. Damit wird ein beson ders hoher Beitrag zur Reduktion der CO₂-Emission geleistet. This will make a special DERS high contribution to reducing CO₂ emissions. Hervorzuheben ist aber ein anderer, gesamtwirtschaftlicher Aspekt dieser erfin dungsgemäßen Pumpspeicherwerke. Highlight but another is the macroeconomic aspect of this OF INVENTION to the invention pumped storage plants. Bedingt durch die große Kapazität dieser Pumpspeicherwerke muß nicht mehr nach Anreizen gesucht werden, die Industrie zu locken, z. Due to the large capacity of pumped storage plants must not be looked for incentives to lure the industry, for. B. nachts viel Strom zu verbrauchen, der dann entsprechend billig abgegeben wird. at night to consume as much electricity, which is then submitted accordingly cheap. Es kann vielmehr industriellen Stromerzeugern, z. It can rather industrial power generators such. B. großen Dampfproduzenten, ein Anreiz geboten werden, Strom als Abfallprodukt zu erzeu gen und diesen an die Stromanbieter zu verkaufen. As large steam producers an incentive offer, called to erzeu power as a waste product, and these to sell to the power company. Die Möglichkeit für die Indus trie, das Abfallprodukt Strom jederzeit zu verkaufen, macht die industrielle Pro duktion in der Nähe der erfindungsgemäßen Großspeicher günstiger und bietet Standortvorteile. The possibility for the Indus trie, the waste stream at any time to sell, making the industrial produc tion near the major reservoir of the invention cheaper and offers location advantages. Der von der Industrie oder aus erneuerbaren Energiequellen be reit gestellte Strom kann schließlich als Spitzenstrom teuer weiter verkauft wer den. The current supplied by the industry or from renewable energy sources be riding may eventually resold as peak current expensive Who the.

Letztendlich führt dies zu einer Inversion der bestehenden Stromversorgungs struktur. Ultimately, this leads structure with an inversion of the existing power supply. Hat man heute eine Reihe von Großkraftwerken zur Stromerzeugung und damit verbunden kleine Pumpspeicher, so hat man mit Installation der großen Pumpspeicher in Braunkohletagebaustrecken die Möglichkeit einer völlig anderen Versorgungsstruktur. you have today a number of large power plants to generate electricity and the associated small pumped storage, so you have an installation of large pumped storage in lignite mining routes the possibility of a completely different supply structure. So ermöglichen die erfindungsgemäßen Pumpspeicher ein System aus vielen kleinen, dezentralen Stromerzeugern und damit verbunden große Pumpspeicherwerke. Thus enabling the invention Pumpspeicher a system of many small, decentralized Stromerzeugern and the associated large Pumpspeicherwerke. Durch diese Vielzahl von Erzeugern wird die Versor gung sicherer. This large number of producers, the versor will supply safer. Die großen Stromkonzerne stellen mit diesen Pumpspeicherwerken und ihrem umfangreichen Verteilungsnetz letzlich die nachfragegerechte Verteilung sicher. The large power companies make these pumped storage plants and their extensive distribution network ultimately the demand-driven distribution.

Langfristig ermöglicht dies die Entwicklung hin zu einer Verwaltung von elektri scher Energie. In the long term this will allow the development towards a management of electrical energy shear. Für ein hoch industriealisiertes Land ist diese Bereitstellung von Strom just in time ein deutlicher Schritt nach vorn und eine drastische Reduktion von Umweltverschmutzung und CO₂-Emission. For a highly industriealisiertes country this provision of electricity is a significant step forward and a drastic reduction of pollution and CO₂ emissions just in time.

Beispiele Examples

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, stellen jedoch keine Einschränkung dar. The following examples illustrate the invention but are not limiting.

Die Abschätzung der Leistung der Pumpspeicherwerke erfolgte gemäß H. Happoldt, D.Oeding, Elektrische Kraftwerke und Netze, Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 5. Auflage, 1978, S. 67. The estimation of the performance of the pumped storage plants was performed according to H. Happoldt, D.Oeding, Electric power plants and grids, Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 5th Edition, 1978, p. 67

Danach beträgt die Effektivleistung eines Wasserkraftwerkes After that is the effective power of a hydroelectric plant

P eff WKW ≈ 8 * Q * H. P eff WKW ≈ 8 * Q * H.

Dabei wird die Effektivleistung, P eff WKW, in kW, der Volumenstrom des Was sers, Q, in m³/s und die Fallhöhe, H, in m angegeben. In this case, the effective power, P eff TPP, expressed in kW, the flow rate of what sers, Q, in m³ / sec, and the drop height, H, expressed in m.

In dieser Abschätzung ist für die Rohrleitungen ein Wirkungsgrad von 0,93-0,99, für die Turbinen ein Wirkungsgrad von 0,85- 0,94 und für die Generatoren ein Wirkungsgrad von 0,95-0,99 enthalten. In this assessment, an efficiency of from 0.93 to 0.99, for the turbines, an efficiency of 0.85 0.94, and for the generators is an efficiency of 0.95 to 0.99 for the pipes.

Zu Angaben bezüglich Wasserkraftgeneratoren, Wasserturbinen siehe Kapitel 4, "Wasserkraftwerke", in H. Happoldt, D.Oeding, Elektrische Kraftwerke und Netze, loc.cit., S. 58ff. For information regarding hydropower generators, water turbines, see Chapter 4, "Hydroelectric power plants", in H. Happoldt, D.Oeding, Electric power plants and grids, cit., P 58ff.

Wie bereits dargestellt, sind die bevorzugten Turbinen für die erfindungsgemäßen Pumpspeicherwerke voll beaufschlagte Turbinen, z. As already mentioned, the preferred turbine for the present pump storage plants fully acted turbines, z. B. Francis- oder Kaplanturbi nen. B. Francis or Kaplanturbi nen.

Für die erfindungsgemäßen Pumpspeicherwerke - besonders bei geringen Fallhöhen - besonders geeignet sind z. For the inventive pumped storage plants - especially at low heads - particularly suitable z. B. Kaplanturbinen. B. Kaplan turbines. Diese können sich wechselnden Be triebsbedingungen gut anpassen. These can be adapted to changing operating conditions like good.

Die technischen Kenntnisse zur Realisierung der erfindungsgemäßen Pumpspeicher werke können bei den damit befaßten Fachleuten vorausgesetzt werden. The technical knowledge to realize the pumped storage plants according to the invention may be provided in the order concerned professionals.

So erfolgt der Anschluß der Pumpspeicherwerke an das Netz üblicherweise über Hochspannung von z. Thus, the connection of the pumped storage power plants to the grid is usually via high voltage of,. B. 380kV oder 220kV. B. 380kV or 220kV. Im übrigen sei auf die Handbuch reihe Energie, herausgegeben von Prof. Thomas Bohn, Band 1-Band 15, TÜV Rheinland GmbH, Köln, 1987, verwiesen. For the rest, reference is made to the handbook series energy, edited by Prof. Thomas Bohn, Volume 1 Band 15, TUV Rheinland GmbH, Cologne, 1987, directed.

Die Angaben zur jährlichen Stromerzeugung wurden den entsprechenden Jahrbü chern entnommen, so z. The data on the annual electricity been taken from relevant Jahrbü manuals, such. B. Der Fischer Weltalmanach 1993, Fischer Taschenbuch Verlag GmbH, Frankfurt am Main, 1992, Spalten 942-946. B. Fischer World Almanac 1993, Fischer Taschenbuch Verlag GmbH, Frankfurt am Main, 1992, columns 942-946.

Die Angaben zu Braunkohlelagerstätten und zur Braunkohleförderung entstammen ua dem Harenberg Lexikon der Gegenwart 1994, Harenberg Lexikon- Verlag, Dortmund 1993, S. 122-123. The information for lignite deposits and lignite production come from among others the Harenberg encyclopaedia of contemporary 1994 Harenberg lexicon Verlag, Dortmund 1993, pp 122-123.

Weitere Angaben zum Braunkohletagebau sind den Prospekten "Das rheinische Revier" und "Tagebau Garzweiler II", Herausgeber Rheinbraun Aktiengesellschaft, Köln, sowie der Broschüre "RWE Energie, Kraftwerk Neurath", Herausgeber RWE Energie, Kraftwerk Neurath, Köln, sowie Arno Kleinebeckel, Unternehmen Braun kohle, Geschichte eines Rohstoffes, einer Industrie im Rheinland, Greven Verlag Köln GmbH, Herausgeber Rheinische Braunkohlewerke AG, Köln, 1986, entnommen. Further details on the brown coal mining are the brochures "The Rhine area" and "Garzweiler II", edited by Rheinbraun AG, Cologne, and the brochure "RWE Energy, Neurath power plant", edited by RWE Energy, Neurath power plant, Cologne, and Arno Small Beckel, businesses brown coal, history of a raw material, an industry in the Rhineland, Greven Verlag Köln GmbH, publisher Rheinische brown coal Werke AG, Cologne, 1986, removed.

Beispiel 1 example 1

Pumpspeicherwerk, bei dem das untere und das obere Speicherbecken unter Um gebungsniveau angelegt sind. Pumpspeicherwerk, wherein the lower and the upper storage tanks are applied gebungsniveau under order.

In einem ebenen Gelände (durchschnittliche Höhe: 100m über NN, ausgedehntes Braunkohlenflöz in einer Tiefe von 80m unter Umgebungsniveau, entsprechend 20m über NN) wird das Deckgebirge abgetragen und die Braunkohle abgebaut. In a flat area (average height: 100 m above sea level, extended Braunkohlenflöz at a depth of 80m under ambient level, corresponding to 20 m above sea level) is removed the overburden and removed the brown coal. Der Abraum wird zunächst außerhalb des Abbaugebietes gelagert, danach wird dieser Abraum über einem ausgeräumten Braunkohlenflöz wieder so aufgeschüttet, daß in einem Abstand von 2000m nebeneinander entstehen: 1.) ein rechteckiges 2km * 4km großes oberes Speicherbecken mit einem Beckenboden in einer Höhe von 50m über NN und einem Beckenrand in einer Höhe von 100m über NN und 2.) parallel zur Längsseite des Oberbeckens ein 4km * 4km großes unteres Becken, wobei der Beckenboden des unteren Speicherbeckens in einer Höhe von 0m (bezogen auf NN) angelegt ist. The overburden is first stored outside the extraction area, then this waste is piled up again so over an evacuated Braunkohlenflöz that originate at a distance of 2000m side by side: 1.) a rectangular 2km * 4km with a pelvic floor at a height of 50m above large upper storage tanks NN and a pool edge a 4km * 4km large lower basin, wherein the pelvic floor of the lower storage basin is applied at a height of 0m (relative to sea level) at a height of 100 m above sea level, and 2) parallel to the longitudinal side of the upper reservoir. Der Beckenrand befindet sich in einer Höhe von 100m über NN. The pool side is located at an altitude of 100m above sea level. Die Böschung am Rande des unteren wie des oberen Spei cherbeckens weist eine Steigung von 20% auf. The slope at the edge of the lower and the upper SpeI cherbeckens has a pitch of 20%. Boden und Seitenwände der Bec ken werden gegen das Grundwasser abgedichtet. Base and side walls of the Bec ken be sealed against the ground water.

Am Rande des unteren Beckens wird ein Krafthaus errichtet. On the edge of the lower basin is a power house is built. Dieses ist mit Druckrohren mit dem oberen Speicherbecken verbunden. This is connected to pressure pipes to the upper storage reservoir. Das Krafthaus ist mit Pumpen, Turbinen und Generatoren mit einer Leistung von ca. 300 MW ausge stattet. The power house is equipped out with pumps, turbines and generators with a capacity of about 300 MW. ZB kommen Kaplanturbinen zum Einsatz. For example, come Kaplan turbines. Nach Füllung des Pumpspei cherwerkes mit ca. 300 Millionen m³ Wasser kann bei einer durchschnittlichen Nutzung von 240 Millionen m³ Wasser und einer durchschnittlichen Nutzfallhöhe des Wassers von 50m durch Hochpumpen des Wassers elektrische Energie ge speichert werden. After filling the Pumpspei cherwerkes with about 300 million cubic meters of water, electrical energy can be ge stores at an average use of 240 million cubic meters of water and an average Nutzfallhöhe of water of 50m by pumping up the water.

Schickt man die nutzbare Wassermasse von 240 Millionen m³ Wasser beispiels weise innerhalb von 1300h durch das Kraftwerk, so bedeutet dies einen Volu menstrom von 667 m³/s. Sends to the usable volume of water of 240 million cubic meters of water example, within 1300h by the power plant, this means a Volu volume flow of 667 m³ / s. Bei einer durchschnittlichen Nutzhöhe von 50m ergibt dies eine Leistung P von P ≈ 8 * 667 * 50 kW ≈ 266 MW. At an average effective height of 50m this results in a power P of P ≈ 8 * 667 * 50 kW ≈ 266 MW.

Dh dieses Pumpspeicherwerk, das in nahezu jedem Braunkohletagebau installiert werden kann, stellt 100h lang eine Leistung von 266 MW bereit. Ie this pumped storage plant, which can be installed in virtually any Braunkohletagebau, provides 100h for an output of 266 MW ready. Damit ist in diesem Pumpspeicherwerk elektrische Energie entsprechend 26,6 Millionen kWh gespeichert. Thus in this Pumpspeicherwerk electrical energy is stored according to 26.6 million kWh.

Beide Speicherbecken liegen gänzlich unter Umgebungsniveau. Both storage tanks are entirely under ambient level. Wie oben darge stellt, befindet sich der Beckenrand in etwa auf Umgebungsniveau. Above represents Darge, the edge of the pool is approximately at ambient level. Je nach Füll stand des Oberbeckens schwankt der Wasserstand im Unterbecken um bis zu etwa 15m und im oberen Speicherbecken um etwa 30m. Depending on the filling level of the upper reservoir fluctuates, the water level in the lower reservoir by up to about 15m, and in the upper storage basin by about 30m. Auch wenn die ge samte nutzbare Wassermasse im oberen Becken gespeichert ist, befindet sich der Wasserstand des Wassers im oberen Becken noch mindestens 15m unter Umgebungsniveau, so daß von diesem Pumpspeicherwerk keinerlei Gefahr ausgeht. Even if the ge entire usable mass of water stored in the upper reservoir, the water level of the water is in the upper tank at least 15m below the ambient level so that from this Pumpspeicherwerk do not present any danger. Das untere Speicherbecken dieses Pumpspeicherwerkes besitzt keinen Abfluß. The lower storage tanks this pumped storage plant has no outlet.

Beispiel 2 example 2 Pumpspeicherwerk mit erhöhter Leistung Pumpspeicherwerk with increased power

Man wählt die Beckenanordnung wie in Beispiel 1, erhöht jedoch die Anzahl und Durchmesser der Druckstollen, die Leistung der Pumpen der Turbinen und der Generatoren, so daß die Nutzwassermasse von 240 Millionen m³ innerhalb von 10h vom unteren Becken in das obere Becken gepumpt werden kann und umge kehrt innerhalb von 10h vom oberen in das untere Becken strömen kann. the tank arrangement is chosen as in Example 1, but increased the number and diameter of the pressure tunnel, the power of the pump of the turbines and the generators, so that the Nutzwassermasse can be of 240 million cubic meters pumped from the lower reservoir to the upper reservoir within 10h and conversely may flow into the lower basin within 10h from the top.

Es resultiert ein Pumpspeicher mit einer Leistung von This results in a pumped storage with a capacity of

P ≈ 8 * 6667 * 8 kW ≈ 2666 MW. P ≈ 8 * 6667 * 8 kW ≈ 2,666 MW.

Mit diesem Pumpspeicherwerk steht damit eine Anlage zur Verfügung, die eine vergleichbar große Leistung aufweist wie alle deutschen Pumpspeicherwerke zusammen. This pumped storage plant so there is a facility available, which has a comparable performance as all German pumped storage together.

Die gespeicherte elektrische Energie dieses Pumpspeicherwerkes, dh die Kapazi tät dieses Pumpspeicherwerkes, ist naturgemäß wie in dem Pumpspeicherwerk gemäß Beispiel 126,6 Millionen kWh. The stored electrical energy of this Pumpspeicherwerkes, ie the capaci ty this Pumpspeicherwerkes is naturgemäß as in the Pumpspeicherwerk according to Example 126.6 million kWh.

Beispiel 3 example 3 Pumpspeicherwerk mit erhöhter Kapazität, beide Speicherbecken in einem Braun kohletagebau, das untere Speicherbecken unter Umgebungsniveau the lower storage basin coal mine pumped storage power plant with increased capacity, both storage tanks in a Braun, under ambient level

In einem Braunkohletagebau gemäß Beispiel 1 errichtet man ein quadratisches, oberes Speicherbecken, Ausmaße des Beckens am Beckenboden: 4 km * 4 km, Beckenboden in einer Höhe von 150m über NN, entsprechend 50m über Umge bungsniveau, Beckenrand 250m über NN. In a Braunkohletagebau according to Example 1 to build a square, upper storage basin, dimensions of the pelvis to the pelvic floor: 4 km * 4 km, pelvic floor at a height of 150 m above sea level, corresponding to 50m bung level above the other, the pool edge 250m above sea level.

Der Beckenrand ist aus Sicherheitsgründen an 3 Seiten mit einem 2 km breiten, 40m hohen Wall umgeben (= 290m über NN). The Beckenrand is for safety on 3 sides with a 2 km wide, 40m high wall surrounded (= 290m above sea level). An der 4. Beckenseite (neben dem unteren Speicherbecken) ist der Wall nur 20m hoch. On the fourth side of the pool (next to the lower storage tank) the Wall is only 20 meters high. Neben diesem quadra tischen Oberbecken befindet sich in einem Abstand von 2 km das untere Spei cherbecken (Ausmaße am Beckenboden: 4 km * 4 km), Beckenboden in einer Höhe von 10m unter NN, Beckenrand an 3 Seiten 150m über NN, entsprechend 50m über dem ursprünglichen Umgebungsniveau, an der 4. Seite Anstieg zum oberen Becken. In addition to this quadra tables upper reservoir, the lower SpeI is located at a distance of 2 kilometers cherbecken (dimensions on pelvic floor: 4 km * 4 km), pelvic floor at a height of 10m below sea level, the pool edge 150 on 3 sides above sea level, corresponding to 50 m above the original ambient level, on the fourth side climb to the upper basin. Oberes und unteres Speicherbecken sind über mehrere Krafthäu ser mit jeweils mehreren Druckrohren miteinander verbunden. Upper and lower storage tanks are connected through a plurality Krafthäu ser each with several pressure pipes with each other.

Nach der Fertigstellung wird das untere Becken mit 1,7 Milliarden m³ Wasser ge füllt. Upon completion, the lower basin with 1.7 billion cubic meters of water is filled ge. Für Speicherzwecke steht eine Wassermenge von ca. 1,5 Milliarden m³ zur Verfügung. For storage purposes is a water volume of about 1.5 billion m³. Die durchschnittliche Nutzfallhöhe beträgt 150m. The average Nutzfallhöhe is 150m. Diese Wassermenge wird zwecks Speicherung elektrischer Energie in das obere Speicherbecken ge pumpt. This amount of water is pumped into the upper storage reservoir ge for storage of electrical energy. Läßt man diese Wassermenge innerhalb von 1000h über die Kraftwerke vom oberen in das untere Becken strömen, resultiert ein durchschnittlicher Volu menstrom von 444,4 m³/s. Is allowed to flow this amount of water within 1000h about the power plants from the upper to the lower tank, an average Volu resulting volume flow of 444.4 m / s. Bei einer durchschnittlichen Nutzfallhöhe von 150m bedeutet dies eine Leistung von P ≈ 8 * 444,4 * 150 kW ≈ 533 MW. With an average Nutzfallhöhe of 150m, this means a power of P ≈ 8 * 444.4 * 150 kW ≈ 533 MW.

Dh dieses Pumpspeicherwerk hat eine Speicherkapazität von 533 Millionen kWh. Ie this pumped storage plant has a storage capacity of 533 million kWh. Damit ist die Speicherkapazität dieses erfindungsgemäßen Pumpspeichers etwa 10mal so groß wie die aller deutschen Pumpspeicherwerke zusammengenommen. So that the storage capacity of this pumping reservoir of the invention is about 10 times as large as that of all German pumped storage plants combined.

Beispiel 4 example 4 Pumpspeicher mit hoher Leistung und hoher Verfügungszeit Pumped storage with high performance and high available time

Man errichtet die Speicherbecken wie in Beispiel 3, erhöht jedoch die Maschinen leistung auf das 10fache. To build the storage tanks as in Example 3, but increases machine performance to 10 times. Es resultiert ein Pumpspeicherwerk, das für die Dauer von 100h eine Leistung von 5333 MW bereitstellt. This results in a pumped storage power plant that provides a power output of 5333 MW for a period of 100h.

Claims (33)

  1. 1. Pumpspeicherwerk, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Speicherbecken in einer bestehenden oder ausgeräumten Braunkohlelagerstätte angeordnet ist. 1. Pumpspeicherwerk, characterized in that the lower storage reservoir is arranged in an existing or evacuated lignite deposit.
  2. 2. Pumpspeicherwerk gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Speicherbecken vollständig unterhalb des Umgebungsniveaus angelegt ist und die gesamte im Pumpspeicher befindliche Wassermasse aufnehmen kann. 2. Pumpspeicherwerk according to claim 1, characterized in that the lower storage reservoir is completely applied below ambient levels and can accommodate the entire mass of water contained in the pump storage.
  3. 3. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Speicherbecken keinen Abfluß hat. 3. Pumpspeicherwerk according to claims 1 and 2, characterized in that the lower storage reservoir has no outlet.
  4. 4. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserpegel im unteren Speicherbecken je nach Füllstand des oberen Speicherbeckens um wenigstens 15m variiert. 4. Pumpspeicherwerk according to claims 1-3, characterized in that the water level varies in the lower storage reservoir, depending on the level of the upper storage basin by at least 15m.
  5. 5. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Krafthaus als Kavernenkrafthaus angelegt ist. 5. Pumpspeicherwerk according to claims 1-4, characterized in that the power house is designed as an underground power house.
  6. 6. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das untere und das obere Speicherbecken innerhalb einer Braunkohle lagerstätte angeordnet sind. 6. Pumpspeicherwerk according to claims 1-5, characterized in that the lower and the upper storage tanks are arranged within a lignite deposit.
  7. 7. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Speicherbecken wenigstens 50m unter Umgebungsniveau angeordnet ist. 7. Pumpspeicherwerk according to claims 1-6, characterized in that the lower storage reservoir is disposed at least 50m below the ambient level.
  8. 8. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des unteren Beckens unter NN angelegt ist. 8. Pumpspeicherwerk according to claims 1-7, characterized in that the bottom of the lower pool is created below NN.
  9. 9. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das ganze untere Speicherbecken unter NN angelegt ist und die gesamte im Pumpspeicherwerk befindliche Wassermasse aufnehmen kann. 9. Pumpspeicherwerk according to claims 1-8, characterized in that the entire lower storage pool is created below sea level and can accommodate the entire mass of water contained in the pumped storage power plant.
  10. 10. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenunterschied zwischen unterem und oberem Speicherbecken wenigstens 40m beträgt. 10. Pumpspeicherwerk according to claims 1-9, characterized in that the difference in height between upper and lower storage reservoir is at least 40m.
  11. 11. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenunterschied zwischen unterem und oberem Speicherbecken wenigstens 90m beträgt. 11. Pumpspeicherwerk according to claims 1-10, characterized in that the difference in height between upper and lower storage reservoir is at least 90m.
  12. 12. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Speicherbecken wenigstens 50 Millionen m³ faßt. 12. Pumpspeicherwerk according to claims 1-11, characterized in that the lower storage basin bordered at least 50 million m³.
  13. 13. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Speicherbecken wenigstens 200 Millionen umfaßt. 13. Pumpspeicherwerk according to claims 1-12, characterized in that the lower storage reservoir comprises at least 200 million.
  14. 14. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Speicherbecken wenigstens 1 Milliarde m³ faßt. 14. Pumpspeicherwerk according to claims 1-13, characterized in that the lower storage basin bordered at least 1 billion m³.
  15. 15. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk eine Speicherkapazität < 20 Millionen kWh hat. 15. Pumpspeicherwerk according to claims 1-14, characterized in that the pumped storage power plant has a storage capacity <20 million kWh.
  16. 16. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk eine Speicherkapazität < 50 Millionen kWh hat. 16. Pumpspeicherwerk according to claims 1-15, characterized in that the pumped storage power plant has a storage capacity <50 million kWh.
  17. 17. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk eine Speicherkapazität < 400 Millionen kWh hat. 17. Pumpspeicherwerk according to claims 1-16, characterized in that the pumped storage power plant has a storage capacity <400 million kWh.
  18. 18. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk eine Leistung < 200 MW aufweist. 18. Pumpspeicherwerk according to claims 1-17, characterized in that the pumped storage power plant having a power <200 MW.
  19. 19. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk eine Leistung < 2500 MW aufweist. 19. Pumpspeicherwerk according to claims 1-18, characterized in that the pumped storage power plant having a power <2500 MW.
  20. 20. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-19, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk eine Leistung < 4000 MW aufweist. 20. Pumpspeicherwerk according to claims 1-19, characterized in that the pumped storage power plant having a power <4000 MW.
  21. 21. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk eine Verfügungszeit < 50h aufweist. 21. Pumpspeicherwerk according to claims 1-20, characterized in that the pumped storage power station has a time available <50h.
  22. 22. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-21, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk eine Verfügungszeit < 100h aufweist. 22 Pumpspeicherwerk according to claims 1-21, characterized in that the pumped storage power station has a time available <100h.
  23. 23. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk eine Verfügungszeit < 300h aufweist. 23 Pumpspeicherwerk according to claims 1-18, characterized in that the pumped storage power station has a time available <300h.
  24. 24. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk eine Verfügungszeit < 700h aufweist. 24. Pumpspeicherwerk according to claims 1-18, characterized in that the Pumpspeicherwerk an available time of <700h.
  25. 25. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk in einer Entfernung von < 50 km von einem in Betrieb befindlichen thermischen Kraftwerk angeordnet ist. 25. Pumpspeicherwerk according to claims 1-14, characterized in that the pumped storage power plant is arranged at a distance of <50 km of an operating thermal power plant.
  26. 26. Pumpspeicherwerk gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk und das thermische Kraftwerk zu einem Spitzenkraft werk verbunden sind, das wenigstens die dreifache Leistung des thermischen Kraftwerks aufweist. 26 Pumpspeicherwerk according to claim 25, characterized in that the pumped storage power plant and thermal power plant are connected to a peak power plant that has at least three times the capacity of the thermal power plant.
  27. 27. Pumpspeicherwerk gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk mit Pumpturbinen oder mit Pumpen und Turbinen ausgestattet ist, wobei die Turbinenleistung wenigstens doppelt so groß ist wie die Leistung der Pumpen. 27 Pumpspeicherwerk according to claim 26, characterized in that the pumped storage power plant is equipped with pump-turbines or pumps and turbines, the turbine power is at least twice as large as the capacity of the pumps.
  28. 28. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-27, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des oberen und des unteren Speicherbeckens wenigstens 2km und bis zu 20km beträgt. 28 Pumpspeicherwerk according to claims 1-27, characterized in that the distance of the upper and lower storage tank is at least 2km and up to 20km.
  29. 29. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-28, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpspeicherwerk über eine Ausgleichsanlage (Wasserschloß) verfügt. 29 Pumpspeicherwerk according to claims 1-28, characterized in that the pumped storage power station of a compensating system (water lock) has.
  30. 30. Pumpspeicherwerk gemäß den Ansprüchen 1-27, dadurch gekennzeichnet, daß das obere und das untere Speicherbecken direkt durch eine Staumauer verbunden sind. 30 Pumpspeicherwerk according to claims 1-27, characterized in that the top and bottom storage tanks are directly connected by a dam.
  31. 31. Pumpspeicherwerk gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Speicherbecken mit einem Fluß verbunden ist bzw. einen gegebenen falls gestauten Fluß darstellt. 31 Pumpspeicherwerk according to claim 1, characterized in that the upper storage reservoir is connected with a flow and a given if jammed flow represents.
  32. 32. Verfahren zur Errichtung von Pumpspeicherwerken gemäß Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß man den bei der Ausbeutung der Braunkohlelager stätten anfallenden Abraum zur Errichtung der Pumpspeicherbecken verwendet. 32. A method for the construction of pumped storage plants according to claim 1, since by in that one uses for the exploitation of brown coal storage sites occurring overburden establishing the pump storage reservoir.
  33. 33. Verwendung der Pumpspeicherwerke gemäß den Ansprüchen 1-31 zum Aufbau eines elektrischen Versorgungsnetzes, dadurch gekennzeichnet, daß in diesem Versorgungsnetz eine Anzahl von 1-20 Pumpspeicherwerken gemäß Anspruch 1 mit wenigstens 1000 kleinen Energieerzeugern mit einer Leistung von jeweils < 10 MW verbunden sind. 33. The use of pumped storage plants according to claims 1-31 for the construction of an electrical supply network, characterized in that in this supply network a number of 1-20 pumped storage plants according to claim 1 connected to at least 1,000 small power generators with a capacity of <10 MW.
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